光纤光栅应变传感器产品及监测实例电子教案

1、此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除光纤光栅应变监测监测原理光纤光栅就是一段光纤，其纤芯中具有折射率周期性变化的结构。根据模耦合理论，b 2n的波长就被光纤光栅所反射回去（其中入b为光纤光栅的中心波长，A为光栅周期，n为纤芯的有效折射率）。图1光纤光栅的结构反射的中心波长信号入b,跟光栅周期人，纤芯的有效折射率 n有关，所以当外界的被测量 引起光纤光栅温度、 应力改变都会导致反射的中心波长的变化。 也就是说光纤光栅反射光中 心波长的变化反映了外界被测信号的变化情况。当布喇格光纤光栅做探头测量外界的温度、压力或应力时，光栅自身的栅距发生变化， 从而引起反射波长的变化， 解调装置即通过检测 波

2、长的变化推导出外界被测温度、压力或应力。性能指标FBG系列产品温度计埋入式应变计表面应变计焊接式应变计中心波长15251565nm1525 1565nm15251565nm15251565nm光栅反射率> 85%> 85%> 85 %> 85%分辨率1 口£1 口£0.1 ° C1 口£量程± 3000± 3000-30 + 120 ° C± 3000<工作温度范围-30 +80°-30 +80°-30 +80°-30 +80°外形尺寸 35mr

3、hC 60mm 35mmc 100mm10X 20X 100mm 5mm( 55mm30mm< 100mm引线类型左右各0.5m,（可左右各1m,左右各1m左右各1m,定制其他尺寸）铠装，防腐铠装0.9mm紧套管，3mm跳线套管，防腐铠装0.9mm紧套管，3mn线套管，防腐铠装0.9m m紧套管，3mnB线套管，防腐铠装封装结构专业的防腐蚀、防潮设计专业的防腐蚀、防潮设计专业的防腐蚀、防潮设计专业的防腐蚀、防潮设计安装方式埋入粘接、螺钉外置、埋入焊接、螺钉主要特点可靠性好、抗干扰能力强测量精度高分布式测量，测量点多，测量范围大。传感头结构简单、尺寸小抗电磁干扰、抗腐蚀、适于恶劣的化学环境

4、 下工作。系统安装使用过程中无需定标，使用寿命可 达25年以上，适用于长期监测。应用领域福佯in酔代忡祿畑右油平廿艮兰孑卜乂空垫KlFlfTfi KFiH的笑时应饰海航空航天器、石油化学工业设备、电力设备、船舶结构、建筑结构、桥梁结构、医疗器具、 核反应堆结构等此文档仅供学习和交流此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除此文档仅供学习和交流此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除工程实例此文档仅供学习和交流此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除照施工工艺做适当调整） ，每层布设监测点5 个。监测点布置图见附图一，可与业主协商增加或减少监测层数、点数。2）温度监测：计划 3 层，分别位于170

5、.0m、195.0m、220.0m （根据实际支模板时按照施工工艺做适当调整） ，每层布设监测点5 个（ 与应变传感器处于同一位置靠外侧）。3）安装应变传感器时应考虑每层至少1 个为竖井纵向方向安置。采用光纤监测混凝土大管桩在施工过程中的应变结果分析 舟山万邦永跃船舶修造有限公司 30 万吨级舾装码头船坞应变监测 徐州矿务局张双楼煤矿主通风井冻法施工安全监测 内蒙古多伦电厂桩基静载测试 马来西亚宾城跨海大桥桩基承载力检测 深表土冻结外井壁光纤应力实测分析监测点布置总体原则为掌握竖井壁变形动态， 并在今后继续发挥其安全预警作用， 应布设较为全面完整的多 方位监测体系， 从而最大限度的发挥光纤光栅

6、传感器的功能， 经初步分析， 井壁可能的变形 主要包括：井壁受周围粘土挤压产生应变；应变引起井壁相对位移（井壁收敛） ；深度不同 引起叠加位移等， 另外因采用冻法施工， 井壁壁后温度也是影响作业面及支护初期安全的重 要要素，这些要素很有可能成为护壁破坏失稳、发生恶性事故的诱发条件。 综上述，竖井监 测系统设计的总体原则是：采用多层、多向监测的方法，在关键点（层）布置光纤应变、温度传感器，监测内容包 括：井壁应变监测、壁后温度监测。现场工况较为潮湿，施工线路较多，监测设备应具有很好的防水、防电磁干扰性能；现场采集数据难度大，应采用微机室内实时采集的方式（数据采集中心） 做好充足施工前准备工作，保

7、证设备安装迅速，准确，不影响现场正常施工。 监测内容的确定1）应变监测：计划 3 层，分别位于170.0m、195.0m、220.0m （根据实际支模板时按（ 4）施工过程中可根据监测数据分析结果调整各阶段监测内容。监测周期的确定从前述本监测项目任务可以看到， 本监测项目数据采集部分分为两个阶段， 一为竖井开 挖粘土层施工过程中的监测， 二为粘土层通过后的监测。 在施工过程中， 为了做到全面掌握施工中挖空区区间的稳定程度，进行及时的反馈，跟踪施工进程；并对可能出现的险情发出合理建议，以便调整有关施工工艺和步骤，避免危险的发生。此阶段监测应根据施工现场和施工进展情况采取较小的数据采集周期。一般情

8、况下，在施工阶段以每24小时测量一次。在施工通过粘土层后， 因下部开挖相对于粘土层较为安全，各监测数据趋于平稳时， 观测周期一般为1个月1次或两次，若遇暴雨等其它不利情况则应适当加密。图4.1安装完成的光栅应变传感器此文档仅供学习和交流此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除此文档仅供学习和交流此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除数据采集及监测成果数据采集在监测室（数据采集中心） 进行，定时将光纤传来的传感器中心波长存储至计算机，经处理后转化为应变 （温度）量，所有采集数据见表 8.18.4 “监测数据”，图5.15.4为167米层位和225米层位测得的应变及温度变化曲线。度 温Y-20X

9、 日期 2007-1-9HH:mm60 -50 -40 -30 -20 -10 -0 -10 -丫 8#传感器T2006-3-82006-4-222006-6-62006-7-215#传感器6#传感器7#传感器2005-12-82006-1-22X 日期 2007-1-9HH:mm图5.1 176米传感器应变曲线图5.2176米传感器温度曲线X 日期 2007-1-9HH:mm度 温Y605040 _30 _20 _100 -10X 日期 2007-1-9HH:mm6#传感器7#传感器8#传感器9#传感器10#传感器-202005-12-232006-2-62006-3-232006-5-72

10、006-6-212006-8-5图5.3225米传感器应变曲线图5.4225米传感器温度曲线结论7.1光纤光栅传感器稳定性好、抗干扰能力强及灵活的安装形式使其具有很好的工程应 用前景。7.2竖井纵向、切向应力不同，纵向应力图较为平缓，竖井壁纵向受力小于切向受力。7.3监测数据以负为主，说明了在井壁浇筑完成后主要受外界土压作用，有向内收敛的 趋势。7.4从两个断面处切向应力的变化趋势大致可以看出，监测区域主要受到外界土压的作用，并且压力在监测时域内不断增大，增大的趋势逐渐变缓。7.5两个层位应力基本相同，切向平均最大值为3.76 X 1010N/m2和3.74 X 101"血。7.6根据实测，在膨胀性黏土中，浇灌混凝土后 3天达到