光纤光栅传感技术与试验研究

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1、大连理工大学硕士学位论文光纤光栅传感技术与试验研究姓名：嵇雪蘅申请学位级别：硕士专业：防灾减灾工程及防护工程指导教师：李宏男20080610大连理工大学硕士学位论文摘要光纤光栅传感器作为一种新型的性能优越的传感器，在结构健康监测中发挥着日益重要的作用。本文在研究光纤光栅传感特性的基础上，针对大型土木工程结构长期健康监测的需要，研制开发了两端夹持式光纤光栅应变传感器，并对其特性进行了研究。将光纤光栅传感器应用于钢架冲击荷载作用下动态响应监测及模拟地震激励下的模型动力特性监测。主要工作如下：(1)介绍了光纤光栅传感器的基本结构及工作原理，分析了现在

2、常用的几类光纤光栅应变传感器的工作原理及特点，提出了一种新型的光纤光栅应变传感器的封装方式，并分析其工作原理。(2)针对土木工程结构长期监测的需要，开发了两端夹持式封装光纤光栅应变传感器。讨论了不同基体材料上光纤光栅应变传感器的应变灵敏度系数；标距长短对夹持式封装光纤光栅应变传感器应变灵敏度系数的影响；粘结剂对传感器应变传递率和使用范围的影响及在长期循环荷载作用下传感器的可靠性。(3)光纤光栅应变传感器在模型试验中的应用。介绍了钢框架在冲击荷载作用下的动态响应监测和仿真混凝土拱坝整体模型地震破坏试验。研究了光纤光栅传感器在不同试验中的布设工艺。

3、在仿真混凝土拱坝的破坏试验中，监测到结构从弹性状态到塑性状态过程中的裂缝的发生、发展情况，以及多次振动作用下结构的“残余应变"。试验结果证明光纤光栅传感器具有抗电磁干扰和测量灵敏度高等优点，具有很好的发展前景。关键词：健康监测；土木工程结构；光纤光栅传感器；应变传感；拱坝光纤光栅传感技术与试验研究ResearchofFiberBraggGratingSensingTechnologyandExperimentAbstractOpticfiberBragggrating(FBG)sensorisanewtypeofhighperformances

4、ensor,whichisplayingallimportantroleinstructuralhealthymonitoring．BasedontheresearchofFBG’Ssensingproperties，thepackagedFBGsensorshavebeendevelopedforthesakeoflong—termhealthmonitoringoflargecivilinfrastructureandpresenttheperformanceofFBGsensors．ThenapplytheFBGsensorstostra

5、inandaccelerationmeasurementofasteelframestructureandthemodeldynamiccharacteristicstestsundersimulatedearthquake．Themaincontentsofthisarticleinclude：Firstly，basedonthebasicstructureoflighttravelinFBG，theworkingprincipleandperformanceofsensingpropertiesoftheFBGstrainsensorsus

6、edinpracticefrequentlyareanalyzed．Inaddition，anewpackagingmethodofFBGstrainsensor。isputforward．Secondly，inviewofthedemandoflong—termmonitoringforengineeringstructures，asmalldimensionsensorwithtwogrippertubesinbotllsidesofafiberBragggrating．whichWasprotectedandpackagedbythest

7、ainlesssteeltube，Wasdevelopedforstrainmeasurement．Themaincontentofthischapterarediscussedasfollows：(1)straintransferringcharacteristicsofsensorwhenstickingthetwo·-side··鲥pperpackagedFBGsensorsondifferentmaterials；(2)theeffectofagglomerantonthestraintransferringcharacteristic

8、sofsensorandtheapplicationscope；(3)thereliabilityofsensorwhensubjectedtolon