基于长标距光纤应变传感器的桥梁挠度识别技术研究 被引量：4

1

作者 张欣 樊锋 +1 位作者 林宏磊 鲁昌河 《建筑结构》 CSCD 北大核心 2022年第S02期1932-1937,共6页

主梁挠度能够直观的反映桥梁的工作状态及适用性,通过监测变形可以实时了解桥梁运行状态及损伤情况,是评估桥梁健康状态的重要指标。开展了基于长标距光纤应变传感器的桥梁挠度识别技术研究,首先介绍了基于长标距应变的挠度计算方法及原... 主梁挠度能够直观的反映桥梁的工作状态及适用性,通过监测变形可以实时了解桥梁运行状态及损伤情况,是评估桥梁健康状态的重要指标。开展了基于长标距光纤应变传感器的桥梁挠度识别技术研究,首先介绍了基于长标距应变的挠度计算方法及原理,通过室内简支钢梁静力试验验证了该方法的有效性与可靠性。然后将该方法推广应用于实桥上,采用长标距应变传感器对桥梁的动态应变响应进行实时监测,基于共轭梁算法实现结构动挠度反演,与封闭式连通管法监测的动挠度进行对比,结果表明该方法具有足够的精度,满足挠度测量需求,能够同时实现结构应变、主梁挠度两种结构安全关键参数的识别,一专多能,可在实际工程中进行推广应用,具有较高的应用价值。 展开更多

关键词 长标距光纤应变传感器 共轭梁法 室内静力试验 连通管法 桥梁挠度识别

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离散腔长变换解调光纤法珀应变传感器并联复用的研究 被引量：3

2

作者 雷小华 朱永 +1 位作者 章鹏 陈伟民 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第z3期199-202,共4页

基于光纤法珀应变传感器的基本原理,阐述了两只光纤法珀应变传感器并联条件下的组合输出信号。讨论了离散腔长变换的方法用于复用组合输出光信号进行解调的原理。最后,通过计算机仿真和实验验证了此方法的可行性。

关键词 离散腔长变换 光纤法珀传感器 应变 并联复用

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基于长周期光纤光栅的动态轴向应变传感器 被引量：1

3

作者 王久玲 饶云江 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2006年第4期38-40,共3页

基于高频CO2激光脉冲写入的新型长周期光纤光栅(LPFG)独特的弯曲特性,提出了一种新的动态轴向应变传感器设计方法。该方法利用新型LPFG向特定方向弯曲时,谐振峰幅值与波长随光栅弯曲率的改变而灵敏地发生线性改变的特性,将动态轴向应变... 基于高频CO2激光脉冲写入的新型长周期光纤光栅(LPFG)独特的弯曲特性,提出了一种新的动态轴向应变传感器设计方法。该方法利用新型LPFG向特定方向弯曲时,谐振峰幅值与波长随光栅弯曲率的改变而灵敏地发生线性改变的特性,将动态轴向应变转化为LPFG弯曲曲率的动态改变进行测量。理论和实验表明:系统最后探测到的交流电压随轴向应变的增加而增大,应变灵敏度可达57.56mV/10-6。在施加频率为300 Hz、其值为0.69×10-6的动态轴向应变时,分辨力可达1.6×10-9/H z,信噪比可达61 dB。该方法可用于制作操作简单、分辨力高,成本低廉的动态轴向应变传感器。 展开更多

关键词 导波光纤光学 光纤传感器 长周期光纤光栅 动态轴向应变

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一种新颖的长周期光纤光栅应变传感器 被引量：4

4

作者 江柳清 胡义慧 +1 位作者 江超 柯振东 《激光杂志》 北大核心 2017年第7期21-23,共3页

利用高频CO2脉冲激光刻写了两种不同的长周期光纤光栅,研究了涂覆层对刻写的长周期光纤光栅的轴向应变传感特性的影响。发现在0~0.5 mm距离内,带涂覆层的长周期光纤光栅的轴向应变灵敏度比剥去涂覆层时的灵敏度要高,可以达到-1.2921 nm/... 利用高频CO2脉冲激光刻写了两种不同的长周期光纤光栅,研究了涂覆层对刻写的长周期光纤光栅的轴向应变传感特性的影响。发现在0~0.5 mm距离内,带涂覆层的长周期光纤光栅的轴向应变灵敏度比剥去涂覆层时的灵敏度要高,可以达到-1.2921 nm/mε。实验结果表明:带涂覆层的长周期光纤光栅具有更高的应变灵敏度和高的机械强度,它更适合用在轴向应变的传感测量中。 展开更多

关键词 光纤光栅传感器 轴向应变特性 高频CO2脉冲激光 长周期光纤光栅

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基于长标距FBG应变传感器的筒仓拆除实时监测

5

作者 张超荣 任亮 +2 位作者 张庆 刘月新 李炳勇 《压电与声光》 CAS 北大核心 2020年第3期374-380,共7页

为确保大连华能混凝土筒仓在物理开凿拆除过程中施工人员和施工机械的安全,设计了长标距光纤光栅(FBG)应变传感器进行全过程实时监测。通过对传感器采集的应变数据进行静力和动力分析,得到筒仓结构表面应变和固有频率随开孔率的变化情况... 为确保大连华能混凝土筒仓在物理开凿拆除过程中施工人员和施工机械的安全,设计了长标距光纤光栅(FBG)应变传感器进行全过程实时监测。通过对传感器采集的应变数据进行静力和动力分析,得到筒仓结构表面应变和固有频率随开孔率的变化情况,进而对结构损伤情况进行识别。在混凝土筒仓监测过程中,该传感器运行稳定,获得了整个拆除过程中结构应变响应数据,并对结构倒塌做出预警,混凝土筒仓成功按照预定方位倒塌。此研究成果解决了传统拆除作业中的盲目性及安全措施延时被动的问题,为同类混凝土拆除工作提供了重要的技术参考。 展开更多

关键词 长标距光纤光栅应变传感器 应变监测 固有频率 损伤程度 钢筋混凝土筒仓

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应用LPFG/EFPI集成式光纤传感器实现温度及应变的同时测量 被引量：7

6

作者 江建 饶云江 +2 位作者 牛永昌 王义平 廖天奎 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第9期1063-1066,共4页

叙述了基于LPFG/EFPI的集成式光纤传感器的结构、温度和应变同时测量的原理及实验 ,首次制作了该传感器并测试了其性能 实验结果表明温度精度为± 0 .5℃ ,应变精度为± 2 0 με 。

关键词 LPFG/EFPI 集成式光纤传感器 结构 温度 应变 长周期光纤光栅 非本征型F-P干涉腔 测量

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光纤光栅传感器温度与轴向应变灵敏度的研究 被引量：3

7

作者 彭仕玉 元秀华 张国云 《光通信研究》 北大核心 2003年第2期46-48,57,共4页

文章对 Bragg光纤光栅 ( FBG)与长周期光纤光栅 ( LPFG)的温度、应变传感灵敏度进行了详细的理论推导和分析 ,得出了一些重要推论 ,对光纤光栅在传感器领域中的应用具有一定的引导作用 .

关键词 BRAGG光纤光栅 FBG 长周期光纤光栅 传感器 温度灵敏度 轴向应变灵敏度

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长标距光纤布拉格光栅应变监测研究 被引量：1

8

作者 陈晓军 丁克勤 +1 位作者 陈光 李娜 《电子测试》 2013年第3期144-145,147,共3页

一些大型工程结构体积大、跨度长,传统的小标距光纤布拉格光栅应变传感器很难监测整体应变。长标距光纤布拉格光栅(FBG)应变传感器作为光纤光栅传感器的一种以其高精度和更大测量范围受到了关注。本文首先介绍FBG传感原理,然后对长标距... 一些大型工程结构体积大、跨度长,传统的小标距光纤布拉格光栅应变传感器很难监测整体应变。长标距光纤布拉格光栅(FBG)应变传感器作为光纤光栅传感器的一种以其高精度和更大测量范围受到了关注。本文首先介绍FBG传感原理,然后对长标距和短标距FBG应变传感器进行应变监测研究,同时利用引伸计对应变进行监测。结果表明同短标距FBG应变传感器相比长标距FBG应变传感器测得的应变和引伸计测得的应变更接近,反射波长和应变具有更好的相关性,相关系数为0.9997优于短标距传感器相关系数0.9992。长标距FBG传感器更适合对结构整体应变监测。 展开更多

关键词 光纤布拉格光栅 长标距 应变 引伸计

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基于LPFG与锥形光纤级联的温度与应变测量传感器

9

作者 邱晓驰 江超 +1 位作者 陶武强 郭小珊 《光通信技术》 2021年第7期23-27,共5页

工程中对具有多参量同时测量功能的光纤传感器有很大的市场需求。为了实现多参量的同时测量,将长周期光纤光栅(LPFG)与锥形光纤级联构成传感器,研究了传感器对环境温度与轴向应变的传感特性,利用传感器透射谱中2个谐振峰波谷的温度和应... 工程中对具有多参量同时测量功能的光纤传感器有很大的市场需求。为了实现多参量的同时测量,将长周期光纤光栅(LPFG)与锥形光纤级联构成传感器,研究了传感器对环境温度与轴向应变的传感特性,利用传感器透射谱中2个谐振峰波谷的温度和应变灵敏度构建测量矩阵,消除了交叉敏感,完成了温度与轴向应变的同时测量。实验结果表明:传感器透射谱谐振峰波谷的中心波长随温度变化、轴向应变变化均有很好的线性关系,最大温度灵敏度达到40.12 pm/℃,最大应变灵敏度为-1.502 pm/με。 展开更多

关键词 光纤传感器 长周期光纤光栅 锥形光纤 级联 温度 应变

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基于新型长周期光纤光栅的低成本应变传感系统 被引量：21

10

作者 李景义 饶云江 +1 位作者 牛永昌 聂玲 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期431-433,共3页

首次利用高频CO2激光脉冲写入的长周期光纤光栅的边缘滤波效应,实现了静态与动态应变的测量使用单波长输入光,光信号经过长周期光纤光栅衰减后进入光电探测器,最终输出电压信号当对光栅施加应变时,其中心波长将发生漂移,由于光栅阻带的... 首次利用高频CO2激光脉冲写入的长周期光纤光栅的边缘滤波效应,实现了静态与动态应变的测量使用单波长输入光,光信号经过长周期光纤光栅衰减后进入光电探测器,最终输出电压信号当对光栅施加应变时,其中心波长将发生漂移,由于光栅阻带的边缘滤波效应,光电探测器接收的光强会随之变化,测量其输出的电信号,可以得出光栅发生的应变大小与频率对于静态应变测量,可分辨的最小应变小于10με,精度为±10με;在动态实验中,发现光栅能够响应5kHz以上的动态应变这种传感系统结构简单,成本低。 展开更多

关键词 长周期光纤光栅 边缘滤波器 光纤传感器 应变传感器

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长周期光纤光栅应变和温度传感灵敏度研究 被引量：11

11

作者 张志荣 张冠茂 张晓萍 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期103-106,共4页

基于模耦合理论,从长周期光纤光栅在外加轴向应变或环境温度变化时可能出现的弹性形变、弹光效应、热光效应、热膨胀效应及波导效应入手,推导了描述其轴向应变和温度灵敏度的一般性公式.利用数值方法研究了光栅周期、耦合模式的阶次、... 基于模耦合理论,从长周期光纤光栅在外加轴向应变或环境温度变化时可能出现的弹性形变、弹光效应、热光效应、热膨胀效应及波导效应入手,推导了描述其轴向应变和温度灵敏度的一般性公式.利用数值方法研究了光栅周期、耦合模式的阶次、弹光系数及热光系数对灵敏度的影响.结果表明:在相同条件下,增大光栅周期将是提高灵敏度的有效手段之一;低次模较高次模的耦合具有更高的灵敏度;包层与芯区的弹光系数(热光系数)相等时,波长漂移量很小且与谐振波长值有简单的正比关系. 展开更多

关键词 长周期光纤光栅 传感器 应变 温度 灵敏度

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白光干涉型F-P光纤传感器结构参数研究 被引量：4

12

作者 杨要恩 孙宝臣 +1 位作者 王庆敏 杜彦良 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第2期363-366,共4页

在腔长的允许变化范围内,根据被测结构所承受的最大正负应变确定出白光干涉型F-P光纤传感器的初始腔长,又根据灵敏度和初始腔长与标距的关系,分别确定出温度和应变传感器的标距,并根据标距、灵敏度、测试量程三者之间的关系,得出结论:... 在腔长的允许变化范围内,根据被测结构所承受的最大正负应变确定出白光干涉型F-P光纤传感器的初始腔长,又根据灵敏度和初始腔长与标距的关系,分别确定出温度和应变传感器的标距,并根据标距、灵敏度、测试量程三者之间的关系,得出结论:标距越大则灵敏度越高,测试量程越小,反之亦然。为了验证理论分析结果,采用标距分别为6mm、8mm、10mm的应变传感器进行实验,实验结果和理论分析基本吻合。 展开更多

关键词 白光干涉 F-P光纤传感器 腔长 标距

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长周期光纤光栅应变特性的理论与实验研究 被引量：2

13

作者 关寿华 宋世德 +2 位作者 孙炳全 于清旭 刘晓东 《石油化工高等学校学报》 EI CAS 2005年第4期80-82,共3页

对长周期光纤光栅传输谱谐振波长的应变特性用耦合模理论进行研究,推导出谐振波长应变灵敏度的解析表达式。详细分析了影响谐振波长应变灵敏度的各种因素,并进行数值模拟,结果表明,可以通过选择具有合适纤芯与包层弹光系数匹配的特种光... 对长周期光纤光栅传输谱谐振波长的应变特性用耦合模理论进行研究,推导出谐振波长应变灵敏度的解析表达式。详细分析了影响谐振波长应变灵敏度的各种因素,并进行数值模拟,结果表明,可以通过选择具有合适纤芯与包层弹光系数匹配的特种光纤,从而制作出谐振波长对应变敏感或者不敏感的长周期光纤光栅。用高频CO2激光脉冲(20 kHz)结合三束对称写入技术在普通通信单模光纤中制作出长周期光纤光栅,并进行应变特性测试,测试结果表明,谐振波长和峰值损耗均具有线性响应的应变特性,灵敏度分别约为-0.66 nm/mε和0.69 dB/mε。基于传输谱线性响应的应变特性,长周期光纤光栅可用来制作光纤光栅应变传感器,由于峰值损耗对温度不敏感,因此在高温应变传感领域能发挥重要的应用价值。 展开更多

关键词 长周期光纤光栅 耦合模理论 应变特性 传感器

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长标距传感技术在结构力学实验教学中的应用

14

作者 张青青 李锐骁 袁会钧 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2024年第3期165-168,193,共5页

设计了间接位移测量综合实验。通过引入长标距光纤光栅(FBG)传感原理和间接位移测量原理,展示了基于长标距FBG传感的结构位移测量实验流程,并以简支梁动静态实验为例,指导学生设计并完成实验。基于长标距FBG传感技术的位移测量综合实验... 设计了间接位移测量综合实验。通过引入长标距光纤光栅(FBG)传感原理和间接位移测量原理,展示了基于长标距FBG传感的结构位移测量实验流程,并以简支梁动静态实验为例,指导学生设计并完成实验。基于长标距FBG传感技术的位移测量综合实验,测量了结构的应变和位移响应,揭示了结构应变和位移间的转换关系,解决了测量内容单一、技术不可靠以及成本高等难题,培养了学生理论联系实际和分析问题解决问题的能力,深化了学生对结构力学中力学原理的理解。 展开更多

关键词 结构力学 实验教学 长标距光纤光栅传感器 间接位移测量

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双长周期光栅调制的光纤光栅光谱分析及其在智能结构监测中的应用 被引量：5

15

作者 芦吉云 梁大开 +1 位作者 张晓丽 朱珠 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2009年第12期3429-3433,共5页

提出一种双长周期光栅(LPFG)调制光纤Bragg光栅(FBG)传感器光谱的方法。双LPFG是由两个中心波长一致的LPFG构成,FBG反射光谱位于双LPFG透射光谱的线性范围内。在对FBG及双LPFG光谱分析的基础上,利用双LPFG的带阻滤波特性,获得FBG反射光... 提出一种双长周期光栅(LPFG)调制光纤Bragg光栅(FBG)传感器光谱的方法。双LPFG是由两个中心波长一致的LPFG构成,FBG反射光谱位于双LPFG透射光谱的线性范围内。在对FBG及双LPFG光谱分析的基础上,利用双LPFG的带阻滤波特性,获得FBG反射光经双LPFG调制后的出射光谱并进行分析。将FBG粘贴于钢梁表面,当钢梁产生弯曲应变时,FBG光谱的中心波长发生偏移,经双LPFG调制的FBG光谱的峰值随之变化,引起双LPFG出射光强的变化。采用光电探测器监测经双LPFG调制后FBG的输出光强,得滤波后光强与FBG中心波长变化成线性关系,可探测的材料(钢梁)最小应变为1.05με。将该方案应用于光纤智能结构冲击监测中,采用摆锤冲击法对四边固支碳纤维板(CFP)试件进行冲击,利用FBG测量板结构的冲击响应信号,系统采集到的动态信号时域波形及频谱与电涡流位移计的测量结果吻合得很好,实验结果表明采用该调制、解调方案测量结构的冲击响应是可行的。研究结果为FBG在光纤智能结构动态监测领域提供了实验参考。 展开更多

关键词 光纤BRAGG光栅传感器 长周期光纤光栅 冲击监测 应变

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低成本长周期光纤光栅传感系统 被引量：4

16

作者 廖毅 饶云江 +1 位作者 胡永明 李景义 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期702-705,共4页

研制了一种低成本长周期光纤光栅传感系统.利用高频CO2激光脉冲写入长周期光纤光栅边缘滤波效应原理,设计参考光路以补偿进入光电探测器前光路中各种扰动引起的光功率起伏.当输入为单波长信号光时,可以通过测量探测器输出的电信号来获... 研制了一种低成本长周期光纤光栅传感系统.利用高频CO2激光脉冲写入长周期光纤光栅边缘滤波效应原理,设计参考光路以补偿进入光电探测器前光路中各种扰动引起的光功率起伏.当输入为单波长信号光时,可以通过测量探测器输出的电信号来获得光纤光栅所承受的温度和应变信息.在温度实验里,温度和探测到的电信号成较好的二次关系,温度分辨率为0.014℃;在应变实验里,施加的应变和探测到的电信号成线性关系,应变分辨率为2.5με.该传感系统结构简单,成本较低,响应快. 展开更多

关键词 光纤传感 长周期光纤光栅 边缘滤波 温度传感器 应变传感器

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用双周期光纤光栅实现温度和应变的同时测量 被引量：7

17

作者 张洪波 沈竹 +1 位作者 黄海 李福太 《光学与光电技术》 2003年第5期16-19,共4页

介绍了光纤光栅传感器的一般原理,分析了长周期光纤光栅和Bragg光纤光栅的应变和温度响应机理。结果表明,长周期光纤光栅和Bragg光纤光栅的温度和应变灵敏度不仅与纤芯参数和光栅周期有关,还依赖于包层参数。在同一根光纤上先后写入长... 介绍了光纤光栅传感器的一般原理,分析了长周期光纤光栅和Bragg光纤光栅的应变和温度响应机理。结果表明,长周期光纤光栅和Bragg光纤光栅的温度和应变灵敏度不仅与纤芯参数和光栅周期有关,还依赖于包层参数。在同一根光纤上先后写入长周期光纤光栅、Bragg光纤光栅,利用长周期光纤光栅和Bragg光纤光栅基模与包层模耦合时温度和应变灵敏度的不同,实现应变和温度的同时测量。 展开更多

关键词 光纤光栅传感器 温度测量 应变测量 长周期光纤光栅 BRAGG光纤光栅 应变响应机理 温度响应机理 双周期光纤光栅

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基于长标距光纤光栅应变传感体系的拼宽桥梁动态变形现场测试

18

作者 刘发 厉广广 +3 位作者 杨洋 傅晨曦 韩天然 吴京 《公路》 北大核心 2024年第9期117-123,共7页

京沪高速改扩建工程中,为全面了解采用新型拼宽桥梁结构的高速公路改扩建桥梁的实际力学性能,全桥安装了长标距光纤光栅应变传感体系以实现对桥梁结构动态性能的高效评估。以一座三跨连续梁钢-混凝土组合梁拼宽混凝土旧桥为例,阐述了长... 京沪高速改扩建工程中,为全面了解采用新型拼宽桥梁结构的高速公路改扩建桥梁的实际力学性能,全桥安装了长标距光纤光栅应变传感体系以实现对桥梁结构动态性能的高效评估。以一座三跨连续梁钢-混凝土组合梁拼宽混凝土旧桥为例,阐述了长标距光纤光栅应变传感技术在桥梁动态应变及挠度测试中的应用,先应用共轭梁理论研发了基于动应变的全桥分布式动挠度监测方法,然后开展实桥重车动载试验,使用这一方法考察该桥动力变形特征。本试验研究为观察新型拼宽桥的动态行为提供了试验方法,也为监测桥梁分布式长期动力变形提供了参考方案。 展开更多

关键词 桥梁工程 拼宽桥梁结构 动力测试 光纤传感 长标距传感器 共轭梁

原文传递

基于双模LPFG折射率不敏感双参量传感器 被引量：3

19

作者 王向宇 乔学光 禹大宽 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期76-82,共7页

环境折射率和环境温度变化是影响光纤应变测量误差的主要因素。本文利用双模光纤纤芯双模式(LP01和LP11)支持特性设计了一款环境折射率不敏感的双模光纤(DMF)长周期光纤光栅(LPFG)应变传感器。设计了传感器模型结构,制作了最优化参数的... 环境折射率和环境温度变化是影响光纤应变测量误差的主要因素。本文利用双模光纤纤芯双模式(LP01和LP11)支持特性设计了一款环境折射率不敏感的双模光纤(DMF)长周期光纤光栅(LPFG)应变传感器。设计了传感器模型结构,制作了最优化参数的传感器样品。实验测试了DMF-LPFG传感结构对外部环境中应变、温度和折射率的响应。通过在单模光纤上用紫外激光刻写的布拉格光栅(FBG)解决了环境温度的交叉影响。轴向应变实验结果表明,该新型结构传感器在0με~840με应变范围内其轴向应变灵敏度可以达到-5.4 pm/με,该灵敏度值相比较于普通LPFG有很大提高。温度在25℃~80℃范围内其灵敏度为58.86 pm/℃,表现出较好的线性度。同时,传感器对环境折射率变化表现出不敏感特性。通过采用双参数矩阵对少模LPFG和FBG的应变和温度灵敏度进行处理,可以实现双参数的同时解调。该新型复合光栅结构具有良好的传感性能和工程应用前景。 展开更多

关键词 双模光纤 长周期光纤光栅 布拉格光栅 应变传感器 温度补偿

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基于FBG传感器的结构健康监测体系及其应用 被引量：6

20

作者 杨克俭 《西华大学学报（自然科学版）》 CAS 2019年第1期20-31,共12页

简述了现在日本利用结构健康监测的数据进行结构性能评价的方法以及实测数据处理分析技术的现状,介绍了一种针对大跨度抗弯结构的分布式监测系统的构筑方法,并将该方法应用于桥梁结构健康检测和监测系统。该方法基于笔者参与开发的长标... 简述了现在日本利用结构健康监测的数据进行结构性能评价的方法以及实测数据处理分析技术的现状,介绍了一种针对大跨度抗弯结构的分布式监测系统的构筑方法,并将该方法应用于桥梁结构健康检测和监测系统。该方法基于笔者参与开发的长标距光纤布拉格光栅(FBG)传感器建立的分布式传感系统,结合使用监测数据分析软件Sfor D,通过测量应变实现结构的健康监测,监测桥梁的应变分布情况、沿长度方向的桥梁挠度分布、结构振动特性(如振动频率和振型)、荷载、桥梁损伤探测等信息。应用案例表明,监测系统提供的实测结果与理论分析结果吻合良好。本文可为智慧城市及智能结构的建设提供多功能的结构健康监测和检测方面的解决方案。 展开更多

关键词 结构健康监测 数据处理 分布式传感系统 桥梁性能评价 长标距光纤布拉格光栅(FBG)传感器

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