光纤Bragg光栅：沥青混凝土应变监测的关键技术

本文主要探讨了在2011年的科学研究中，如何利用光纤Bragg光栅（FBG）技术对沥青混凝土路面的应变进行监测。光纤Bragg光栅是一种先进的无源光器件，它利用光的干涉效应来实现对材料微小形变的高精度测量。论文的作者们基于FBG的传感原理，针对沥青混凝土路面的特殊性，设计并制造了一种新型的光纤Bragg光栅传感器，其目的是为了研究和监测沥青混凝土在各种工况下的应变行为。 首先，作者介绍了传感器的设计和封装结构，确保了其具有良好的应变传感特性。他们采用砝码加载的方法对传感器进行了标定，测得其应变灵敏度系数为1.1 pm/με，这表明每单位微应变（με）会引起传感器输出光强的微小变化，体现了FBG对应变的敏感度。封装工艺在此过程中起到了关键作用，它确保了FBG在实际应用中的稳定性和准确性，不会影响其原有的应变传感性能。 接着，研究者将传感器嵌入SMA-13沥青混凝土中，进行了静态试验。实验结果显示，荷载与传感器轴向应变之间存在线性关系，即每增加1 N的荷载，传感器的轴向应变大约为0.0387 με。这为后续的理论分析和实际应用提供了基础数据。同时，作者还利用ANSYS 11.0软件进行仿真，进一步优化了传感器的性能参数，得到了传感器应变灵敏度修正因子n为0.928，这有助于提高实际测量的精度。 动态试验部分，研究人员在室内环境下进行了5小时的车辙试验，通过监测沥青混凝土内部结构沿传感器轴向的应变变化，观察到随着碾压次数的增加，轴向应变逐渐增大。这一系列的试验结果揭示了沥青混凝土在重复荷载作用下的应力响应，揭示了其内部结构的应变基本变化规律。 最后，论文指出，这种光纤Bragg光栅传感器的应变监测技术为道路养护决策提供了一种新的工具。它不仅能够实时、精确地检测路面应变，而且对于理解路面结构的健康状况，预防疲劳损伤，以及评估修复措施的效果都有着重要的意义。 这项研究将光纤Bragg光栅技术应用于沥青混凝土路面应变监测，展示了其在道路工程领域的潜在应用价值，对于提升路面监测的精度和效率具有重要意义。