螺旋型光纖傳感器監(jiān)測面板位移變形的研究.pdf

1、混凝土面板堆石壩近20年來得到快速發(fā)展,并且隨著面板堆石壩壩高的不斷增加,面板變形監(jiān)測成為面板堆石壩安全監(jiān)測的一個重要方面。傳統(tǒng)的監(jiān)測系統(tǒng)存在局限性,對壩體不能實現(xiàn)時間和空間上的連續(xù)監(jiān)測,而分布式光纖傳感技術(shù)的出現(xiàn)恰恰彌補了這一不足。與傳統(tǒng)監(jiān)測儀器相比,分布式光纖傳感技術(shù)的發(fā)展時間比較短,理論及在工程實踐中的應(yīng)用都存在很多問題,仍需不斷完善?？紤]到光纖傳感器種類較多,以及混凝土面板堆石壩的面板面積比較大,不可能在整個面板上布置光纖傳感器

2、,因此如何合理的選擇光纖傳感器類型及其在面板中的布控位置成為工程應(yīng)用中重點需要解決的問題;另外根據(jù)分布式光纖傳感器監(jiān)測面板變形的機理,在確定布控位置后還需要為其選擇合理的布控方式。根據(jù)上述問題,本文進行的主要工作和結(jié)論如下:
　?、鸥鶕?jù)光纖的微彎損耗效應(yīng)及光時域反射計檢測原理,研究分析分布式光纖傳感技術(shù)監(jiān)測面板位移變形的機理,提出面板位移變形-光纖明顯微彎-產(chǎn)生損耗效應(yīng)的單值對應(yīng)的傳感光路。
　　⑵提出螺旋型光纖傳感器,并進

3、行螺旋型光纖傳感器靈敏度試驗研究。設(shè)計制作分布式光纖傳感系統(tǒng)的重要組成部分——螺旋型光纖傳感器;對實驗數(shù)據(jù)進行整理,分析光損耗與變形位移之間的關(guān)系以及橡膠管直徑和螺旋間距對光纖傳感器靈敏度的影響;根據(jù)實驗實際情況設(shè)計三個光纖傳感器,經(jīng)過實驗分析,將直徑為0.9mm和1.8mm的光纖同時纏繞在直徑40mm、螺旋間距15mm的橡膠管上制成的光纖傳感器具有較高靈敏度。
　?、且悦液铀娬久姘宥咽瘔螢楣こ虒嵗?利用ANSYS有限元分析軟

4、件建立面板堆石壩計算模型,分析面板位移變形的分布規(guī)律,確定河谷中央壩高2/3以下區(qū)域為監(jiān)測面板撓度變形的光纖傳感器的布設(shè)位置,河谷中央壩高2/3以上區(qū)域為監(jiān)測面板順坡向的光纖傳感器的布設(shè)位置,左右兩岸壩高2/3以上區(qū)域為監(jiān)測面板沿壩軸線方向變形的光纖傳感器的布設(shè)位置。
　　⑷根據(jù)分布式光纖傳感技術(shù)監(jiān)測面板位移變形的機理,分析光纖傳感器的布控原則,確定螺旋型光纖傳感器在面板中分兩層錯開布設(shè),光纖傳感器垂直于面板位移變形的方向,間距2