光纤光栅在结构健康监测中的误差分析.pdf

《光纤光栅在结构健康监测中的误差分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第25卷第5期山东建筑大学学报Vol。25No．52010正l0月JOURNALOFSHANDONGJIANZHUUNIVERSITY0et．2010文章编号：1673—7644(2010)05—0495—04光纤光栅在结构健康监测中的误差分析周学军，路鹤，马晓(山东建筑大学土木工程学院，山东济南250101)摘要：光纤光栅传感器已广泛应用在土木结构的应变测量中，但测量的误差是必然存在的。本文研究了传感器在安装过程中产生的误差、光纤信号在传输过程中的损失产生的误差以及温度产生的误差等因素对测量数据

2、的影响程度。结果表明：焊接位置偏差带来的误差较大，同时温度场偏差也是影响应变测量误差的主要因素，必须进行温度补偿，在温度补偿时温度场的选取要保证温度与应变传感器所处温度场一致，当应变和温度变化不是太大时，交叉灵敏度所引起的相对温度和应变误差可以忽略。关键词：光纤光栅传感器；健康监测；误差分析中图分类号：TU317．3文献标识码：AErroranalysisofthefiberbragggratinginthestructurehealthmonitoringZHOUXue—jun，LUHe，MAX

3、iao(SchoolofCivilEngineering，ShandongJianzhuUniversity，Jinan250101，China)Abstract：Opticalfiberbragggratingsensorhasbeenwidelyusedincivilengineeringstructureofstrainmeasurement，butthemeasurementerrorinevitablyexists．Thepaperstudiestheinfluencede—greeof

4、measurementdatacausedbyerrorininstallationprocess，alsodealswiththeerrorcausedbyopticalfibertransmissionlossofsignalandtheerrorcausedbytemperaturevariationandotherfactors．Analysisresultshowsthattheweldingpositiondeviationerrorislargeandtemperaturedevia

5、tionisamainfactorforstrainmeasuremente／For，SOthatemperaturecompensationmustbetakentoensurethattemperatureandstrainsensorsmustbeinconsistentwithtemperaturefieldwhenthetemperaturecompensationistaken．Whentemperatureandstrainvariationarenottooobvious，cros

6、ssensitivitycausedbytherelativetemperatureandstrainerrorcanbeignored．Keywords：fiberbragggrating；healthmonitoring；eroranalysis0引言是电阻应变片，但大量工程应用实例证明，湿度和电磁场等环境因素会严重影响电阻应变片的检测精度重大工程结构的健康监测已经成为了世界性的和长期稳定性，不能对绝大多数工程结构进行在线健康监测。光纤光栅是光纤传感技术发展的最新阶热点研究课题，而应变是工程结

7、构健康监测最为重要的参数之一。目前，应变测量所用的传感器大多段，它是一种性能优良的敏感元件，可通过布拉格反收稿日期：2010—04—02基金项目：I东省科技计划项目(2007GG10008001)；2007年山东省信息产业专项基金项目作者简介：周学军(1965一)，男，山东菏泽人，教授，博士，研究方向：钢结构基本理论与空间钢结构．E．mail：xuejunzhou@sdjzu．edu．cn496山东建筑射波长的移动来感应外界微小应力变化而实现对结得尤为重要。构应变在线测量。光纤光栅传感器不仅具有不

8、怕恶劣环境、不受环境噪声干扰、抗电磁干扰、集传感与1传感器在安装过程中产生的误差传输于一体、构造简单、使用方便等优点，而且还具有可对结构的应变进行高精度绝对测量、准分布式1．1传感器的焊点位置的影响数字测量的优点。特别是它还可构成各种形式的光光栅传感器是通过4点焊接与杆件相连的，如纤传感网络系统，既可对结构进行整体和局部测量，图l所示为孔间距为60mm的焊接式应变传感器。又能够检出损伤的存在、位置和大小，一诞生就得到图2左图为传感器的标准焊接方式，即将传感器的了结构健康监测研究人员