光纖法珀應(yīng)變傳感多點(diǎn)測(cè)量技術(shù)研究.pdf

1、大型橋梁在國(guó)家交通、軍事和社會(huì)生活中具有舉足輕重的地位。對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)施健康監(jiān)測(cè)，是保障其安全運(yùn)行的重要手段。應(yīng)變反映了結(jié)構(gòu)受力與破壞狀況情況，是橋梁健康監(jiān)測(cè)中的最重要的狀態(tài)參數(shù)之一，由于大型橋梁體積巨大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)要比較全面地反映橋梁整體受力狀態(tài)，往往需要在幾十甚至上百個(gè)關(guān)鍵部位進(jìn)行應(yīng)變監(jiān)測(cè)。 光纖法珀應(yīng)變傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耐腐蝕、抗電磁干擾、靈敏度高、溫度影響小、長(zhǎng)期穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，非常適合于大型橋梁長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)中使用。

2、但由于原理的限制，光纖法珀傳感器的復(fù)用性能差，成為其在橋梁監(jiān)測(cè)應(yīng)用中的瓶頸。 當(dāng)前光纖法珀應(yīng)變多點(diǎn)測(cè)量的方法主要有傳感器復(fù)用和使用光開(kāi)關(guān)進(jìn)行通道切換。傳感器復(fù)用研究仍停留在兩個(gè)傳感器簡(jiǎn)單的串聯(lián)或者并聯(lián)，復(fù)用數(shù)量低；通道切換方法則每增加一個(gè)通道都會(huì)增加測(cè)量成本。 本文分析光纖法珀應(yīng)變傳感的基本原理和多種調(diào)制解調(diào)方法，選擇相位調(diào)制和離散腔長(zhǎng)變換為調(diào)制解調(diào)方案。比較了多種復(fù)用方法，空分復(fù)用方法能夠在不改動(dòng)測(cè)量設(shè)備、增加成本的情

3、況下實(shí)現(xiàn)傳感器的復(fù)用測(cè)量。提出了光纖法珀傳感器串并聯(lián)混合連接的空分復(fù)用結(jié)構(gòu)，分析了該復(fù)用結(jié)構(gòu)的輸出信號(hào)特征，進(jìn)行了仿真解調(diào)。最后完成四傳感器串并聯(lián)混合復(fù)用實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了方案可行性。 采用光路切換方法，根據(jù)橋梁監(jiān)測(cè)對(duì)測(cè)點(diǎn)數(shù)量和儀器穩(wěn)定性的要求，對(duì)多通道應(yīng)變測(cè)量?jī)x硬件和測(cè)量軟件進(jìn)行了設(shè)計(jì)。該測(cè)量系統(tǒng)除能夠單獨(dú)完成應(yīng)變監(jiān)測(cè)外，還具備二次開(kāi)發(fā)能力，供其它應(yīng)用軟件調(diào)用完成測(cè)量。測(cè)量軟件在長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)中能夠判斷光譜質(zhì)量并自動(dòng)調(diào)整測(cè)量參數(shù)，提高監(jiān)測(cè)