摘要:随着社会的快速发展以及土木工程建设结构的日益老化,面临越来越多的问题,由于基础设施逐渐老化以及损伤状况逐渐严重,因此光纤监测的技术受到各界人士的关注,从而被应用于现代的土木工程监测中。
关键词:光纤健康;监测方法;土木工程;研究与应用
光纤传感器的智能结构控制可以打到防灾减灾的效果,可以将感知以及信息处理带入到工作中,可以达到内部与外部相连的效果,还可以将它的温度进行测量从而进行实时监测,内部进行变化外部从而做出适当的改变从而达到效果。但是对于结构的实时测量不可或缺,而且复合材料的发展越来越多,从而可以向其他领域发展,不过由于该传感器优点极多所以一定会将传统的传感器进行取代。
一、光纤健康监测现状
光纤健康监测现状可分为国外的现状以及国内的现状两种,需要调查研究的就是国内的光纤健康现状的研究,但是由于我国发展时间短所以要综合国外的光纤健康监测的现状进行研究,从而可以使我国的土木工程建设更上一层楼,使测量的结果更加精准以及更灵敏。
(一)国外土木工程的研究
在国际上对于土木工程的研究处在发展的阶段,但是就目前来说相当一部分的大型建筑应用光纤传感器,这种将光纤传感器应用在土木工程建设的思想早在上个世纪末就被提出,而后经由多个国家先对其进行研究,从而将光纤传感器应用于土木工程的建设。在目前美国、瑞士以及日本等国将光纤传感器应用于大型的土木工程建设比较广泛。经试验研究发现如果将光纤传感器在建筑浇筑前埋入建筑中就可以对预制梁的预应力进行监测,经过多次试验表现了浇筑温度对于混凝土早期预应力影响很大,浇筑温度越高,预应力的损失也就越低,反之则相反。光纤传感器在未来的发展前途不可估量,也是有望超过互联网的一个行业,目前很多国家都在对研究新型的传感器,有望研究出一种新型耗能低并且廉价的传感器。欧盟组织了一个由8个发达国家联合组成的研究“混凝土结构性能评估集成监测系统”的一个项目,该项目的研究可以降低系统的运行费用,对于未来的发展有着深远意义。
(二)国内土木工程的研究
国际的光纤发展纵然非常迅速,但是我国的光纤发展是近几年来才兴起的,不过我国的研究人员等也是通过不懈的努力从而进行了一定的研究,也有了一定的成果,比如刘雄等人员经过一系列的科学研究发展并且将普通传感器与光纤传感器进行比较,以及根据二者优缺点研制出光纤测力计等应用在实际测量中;李辰砂根据光纤复合过程的原理研制成功对复合材料的成型内部变化历程的进行监测的光纤传感器等。不过从上述实例也可以看出我国的光纤智能监测系统还仅仅停留在探索阶段,仅仅用于在小型的试验研究,并没有应用于大的工程建设中的实例。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
二、光纤健康监测应用
在土木工程建设中有很多传感器应用其中,比如以下传感器:光栅反射原理的布拉格光栅光纤传感器、Michelson原理的位移传感器、通过光栅反射原理的布拉格光栅光纤传感器、分布式光纤传感器等,可以综合其中的两种传感器进行分析:
(一)、布拉格光栅光纤传感器
该传感器属于一种波长调制型非线性作用的传感器,该名字的来源的由于X射线结晶学的始祖布拉格,所以会以此进行命名。通过待测量以此来调试入射光的波长,从而可以测量反射光的波长变化以此来对此进行检测,但是波长为一个绝对的参数,所以总体的光强水平以及光源能量并不能对此产生影响,所以相对于其他方式来说比较稳定。总的来说该传感器相对来说比较方便。
(二)、分布式光纤传感器
分布式光纤传感器与部分局部传感器相比,分布式光纤传感器可以在光纤轴线物理化学的参数进行测量,最主要的就是该传感器可以应用于许多大型土木工程的建设。
三、光纤健康的未来发展
光纤传感器不只是作为传感器,同时也是传播的媒介,原理就是将所有的传感硬件集合到一根光纤,使用不同的传感技术,不同的测量信号,从而达到对不同的物理化学信息进行测量,从而达到对准分布式以及分布式进行测量。光纤传感器损耗较低,而且特别适合进行长距离的传输,同时还可以长距离监控,这些在大型土木工程建设中至关重要。综合来看,光纤传感器的应用前景非常广泛,而且最有发展前景的以下两种传感器:一可抗艰难环境的光纤传感器,普通的传感器并不具备该功能;而还有一种传感器就是分布式或者准分布传感器,该传感器功能非常强大,还可以得知位置以及可以对传感器变形进行监测等。
四、光纤健康的不足
在目前来说光纤智能健康的发展已经得到很多学者的认可并且具有很广阔的应用前景,但是美中不足的就是以下几点:
1.在大型工程建设中使用光纤传感器很多,所以需要研究出使用少并且获取信息广的光纤传感器,还有需要解决的的就是如何将光纤传感器埋入。
2.目前的光纤传感器大部分都是经由特定的材料进行加工而成,而且很多部分的传感器都是温度与其他测量的分量一起但是需要将其分离,最好就是设置一种温度补偿装置,还可以采用独立的温度传感器进行调节。
3.测量的信息系统,在建设大型工程时监测系统极为重要,所以需要有一定的周期,需要对大量的信息进行存储以及对安全指标问题进行测量预算,所以说这个问题极为重要。
结论
综上所述,结合目前的光纤检测技术的实践来看,这项技术一定会成为土木工程检测的最主要的发展方向,而光纤材料也会被应用于土木工程的安全中。不过在目前来说,我国的广贵贤技术不够成熟需要更加深入的对其进行研究,可以更加有效地保证人民的生命安全,会带来巨大的社会效益,从而可以提高土木工程建设的社会价值。
参考文献:
[1]张佰真铭,籍长志,王刚,葛建锐.光纤健康监测方法在土木工程中的应用进展[J].消防界(电子版),2016(04):88.
[2]于秀娟.光纤光栅传感器在土木工程结构健康监测中的应用与进展[A].中国光学学会光电技术专业委员会.光电技术与系统文选——中国光学学会光电技术专业委员会成立二十周年暨第十一届全国光电技术与系统学术会议论文集[C].中国光学学会光电技术专业委员会:,2005:6.
[3]李宏男,李东升,赵柏东.光纤健康监测方法在土木工程中的研究与应用进展[J].地震工程与工程振动,2002(06):76-83.
论文作者:王交鑫
论文发表刊物:《基层建设》2018年第25期
论文发表时间:2018/9/17
标签:光纤论文; 传感器论文; 土木工程论文; 测量论文; 健康论文; 分布式论文; 布拉格论文; 《基层建设》2018年第25期论文;