分布式光纤传感技术在裂缝检测中的应用new

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1、第!"卷#第$期西#南#交#通#大#学#学#报79:;!"#,9;$############%&&!年’%月()*+,-.)/0)*123401(5-)1),6*,574+0518<=>;%&&!##文章编号：&%B"?%A%D（%&&!）&$?&$B’?&D分布式光纤传感技术在裂缝检测中的应用丁#睿，刘浩吾（四川大学水利水电学院，四川成都$’&&$B）摘#要：为了解决土木工程结构中裂缝检测的难题，可以通过在结构中埋入分布式光纤传感器实现;基于分布式光纤传感技术检测裂缝的原理，讨论了光纤的布置方式，并通过模型实验探讨了光衰减与裂缝宽度的关系，获得了相应的经验

2、公式;此外，还探讨了施工中光纤的保护方法及其在结构中的可靠性和长期稳定性;关键词：建筑结构；裂缝检测；分布式光纤传感器；衰减；裂缝宽度E中图分类号：1*!’A;D##文献标识码：-!""#$%&’$()(*+$,’-$./’012"’$%$.0-40),$)560%7)$8/0’(+0’0%’$()(*9-&%:,$)9()%-0’0!"#$%&’，#(")*+,-.&（F9::=G=9H3IJ=K+=L9MK>=INO2POK9Q9R=K，0S>TMIN*NSU=KLSJP，FT=NGOM$’&&$B，FTSNI）!.,’-&%’：199U=K>9V

3、=JT=OSHHS>M:JPSNJT=O=J=>JS9N9H>KI>WLSN>9N>K=J=，OSLJKSXMJ=O9QJS>I:HSX=KL=NL9KL>INX=QK=?=VX=OO=OSNLJKM>JMK=L;YIL=O9NJT=QKSN>SQ:=9H>KI>WO=J=>JS9NMLSNGOSLJKSXMJ=O9QJS>I:HSX=KL=NLSNGJ=>TNSZM=，JT=:IP9MJ9H9QJS>I:HSX=KRILOSL>MLL=O，JT=K=:IJS9NLTSQX=JR==N:SGTJIJJ=NMIJS9NINO>KI>WRSOJTRILSNU=L

4、JSGIJ=OJTK9MGTJ=LJLSN:IX9KIJ9KP，INOIL=VS?=VQSKS>I:H9KVM:IH9K:SGTJIJJ=NMIJS9NINO>KI>WRSOJTRIL9XJISN=O;5NIOOSJS9N，JT=V=ILMK=L9H9QJS>I:HSX=KL=NL9KQK9J=>JSNGSN>9NLJKM>JS9NINOJT=SK:9NG?J=KVLJIXS:SJPINOK=:SIXS:SJPSNLJKM>JMK=LR=K=OSL>MLL=O;;0<=(-1,：XMS:OSNGLJKM>JMK=；>KI>WO=J=>JSNG；OSLJKSX

5、MJ=O9QJS>I:HSX=KL=NL9K；LSGNI:IJJ=NMIJS9N；>KI>WRSOJT##土木结构工程中裂缝的存在将直接破坏混凝土的整体性，形成内部力学断面，导致应力状态恶化;因此，如何迅速、准确地检测出裂缝的发展状态极为重要;传统检测手段存在较大缺陷，而且技术难度较大，［’］一些科学家开始致力于研究新的检测技术———光纤传感技术;目前，国际上已经研究出并应用于工程裂缝检测的光纤传感器以点式检测为主，如加拿大+9>J=LJ公司研制的基于非本征性/IXKP?[=K9J干涉原理的光纤传感器;此种光纤传感器在全面收集建筑物安危和重要实况信息方面有相

6、当大的局限性，尤其是时空上涵盖全结构的局限性———收集信息在时间、空间上不连续导至险情或重要先兆信息的漏检;分布式光纤传感器是近年才开始研发的尖端技术，将光纤沿被测场进行排列分布，对沿光纤长度上的裂缝进行测量或监控;分布式光纤传感器具有精度高、抗干扰性强和成本低等优点，能实现空间连续监测，较好地满足裂缝检测的需要，在土木工程安全检测中得到了越来越多的重视;>?裂缝的光纤传感原理##沿光纤传播的光在纤芯内各点都会有损耗，一部分光沿与光纤传播方向成’"&的方向散射（后向散收稿日期：%&&%?&@?’A基金项目：国家自然科学基金资助项目（BB@A@&’$）作者简

7、万方数据介：丁睿（’@A$C），男，博士研究生;=E:西!南!交!通!大!学!学!报第"#卷射光），返回光源，这就是瑞利散射原理$将一光脉冲信号输入光纤，检测返回的散射光强，就可以确定光纤辐射系数或衰减的空间变化$由于瑞利散射属本征损耗，因此可以作为应变场检测参量的信息载体，提供沿光路全程的单值连续检测信号$如图%，当混凝土中出现裂缝时，预先埋入其中的光纤产生微弯；光在光纤弯曲段中传输时，产生较大的能量辐射，即微弯损耗效应（图中!（"）为光功率，［:］"为光在光纤中传播的距离）#其辐射损耗系数!;$%%4<5（&%:’），（%）式中：’为曲率半径；::"图%

8、!混凝土裂缝检测的分布式光纤传感器布置(+:(:(%