光纤Bragg光栅传感器：桥梁健康监测的新技术

"光纤Bragg光栅传感器在桥梁监测中的应用 (2007年)" 本文深入探讨了光纤Bragg光栅（FBG）传感器在桥梁健康监测领域的应用。光纤Bragg光栅是一种特殊的光学器件，它利用光的布拉格反射原理，通过其中心波长的变化来感知环境中的物理量，如应变和温度。这种传感器在桥梁监测中具有显著的优势，包括抗电磁干扰、耐腐蚀、耐潮湿，以及具备分布式测量、高精度和小型化的特点。 首先，文章阐述了FBG传感器对应变进行传感的理论基础。布拉格光栅的中心波长会随着其所处材料的应变改变，这是因为应变导致光栅周期的变化，进而影响反射光的波长。通过建立理论关系式，可以精确计算出光栅中心波长变化对应的应变值。此外，FBG还能感应温度变化，因为温度变化会影响光在光纤中的传播速度和折射率，同样导致中心波长的移动。 在实际应用中，研究人员对宁波市招宝山大桥进行了实验监测。通过在桥梁关键部位安装FBG传感器，他们能够实时监测到桥梁在车辆载荷下的应变变化。这些数据对于评估桥梁的疲劳损伤情况至关重要，可以提前预警潜在的安全问题，为桥梁的结构健康诊断提供科学依据。 桥梁健康监测是确保长期安全运行的关键。传统的传感器可能无法在复杂环境中稳定工作，而FBG传感器则能克服这些局限，适应桥梁的恶劣环境。监测结构的应力、变形、动力特性参数等信息，可以评估结构的完整性，判断是否存在损伤，并定位损伤位置，对桥梁的维护管理和决策提供支持。 自1992年Rutgers大学首次尝试将FBG埋入土木结构中以来，这种技术在桥梁健康监测中的应用不断成熟。如今，FBG传感器已经成为该领域的一个研究焦点。通过持续的理论研究和实践探索，光纤布拉格光栅传感器有望在未来的桥梁监测和基础设施健康管理中发挥更大的作用，确保公共安全和基础设施的可持续性。