光纖傳感技術(shù)在結(jié)構(gòu)工程檢測(cè)中的應(yīng)用

鋼筋混凝土是目前非常廣泛應(yīng)用的材料，將光纖材料直接埋入混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)或粘貼在表面，是光纖的主要應(yīng)用形式，可以檢測(cè)熱應(yīng)力和固化、撓度、彎曲以及應(yīng)力和應(yīng)變等?；炷猎谀虝r(shí)由于水化作用會(huì)在內(nèi)部產(chǎn)生一個(gè)溫度梯度，如果其冷卻過(guò)程不均勻。熱應(yīng)力會(huì)使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫，采用光纖傳感器埋入混凝土可以監(jiān)測(cè)其內(nèi)部溫度變化，從而控制冷卻速度。

混凝土構(gòu)件的長(zhǎng)期撓度和彎曲是人們感興趣的一個(gè)力學(xué)問(wèn)題，為此已研制出能測(cè)量結(jié)構(gòu)彎曲和撓度的微彎應(yīng)變光纖傳感器，并用一根光纖連接整個(gè)結(jié)構(gòu)不同位置上的傳感器進(jìn)行同時(shí)監(jiān)測(cè)，每個(gè)傳感器的位置可用OTDR來(lái)識(shí)別。光纖傳感器還能探測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部損傷。在正常荷載作用下，由于鋼筋阻止干化收縮或溫度引起的體積變化都會(huì)引起裂縫，裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展可以通過(guò)埋入的光纖中光傳播的強(qiáng)度變化而測(cè)得。

光纖傳感技術(shù)在橋梁檢測(cè)中的應(yīng)用

橋梁是一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)命脈，橋梁的建造和維護(hù)是一個(gè)國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要部分。利用光纖傳感器測(cè)量振動(dòng)，主要可得到橋梁的振動(dòng)響應(yīng)參數(shù)如頻率、振幅等，其方法是：將信號(hào)光纖粘貼于橋梁內(nèi)部，它隨著橋梁的振動(dòng)而產(chǎn)生振動(dòng)響應(yīng)， 輸出光的相位作周期性的變化，則光電探測(cè)器接收到的光強(qiáng)也作周期性的變化。

成功的案例有：加拿大在1993年將光纖傳感器預(yù)裝到一座碳纖維預(yù)應(yīng)力混凝土公路橋上，在橋開(kāi)通后連續(xù)監(jiān)測(cè)了8個(gè)月，測(cè)量了混凝土內(nèi)部的整體分布應(yīng)變，并用動(dòng)態(tài)規(guī)化理論處理數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確而又快速的評(píng)估了橋梁的使用狀態(tài)及壽命。1996年，美國(guó)海軍實(shí)驗(yàn)研究中心研制了新墨西哥州I -10橋健康檢測(cè)系統(tǒng)，它由60個(gè)FBG傳感器組成，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)與靜態(tài)應(yīng)變測(cè)量。

光纖傳感技術(shù)在巖土力學(xué)與工程中的應(yīng)用

巖土工程檢測(cè)具有長(zhǎng)時(shí)效性、環(huán)境復(fù)雜、具有時(shí)空限制、施工環(huán)境制約等特點(diǎn)，其檢測(cè)工作一直是等待解決的難題。目前已有的常規(guī)的測(cè)試技術(shù)在長(zhǎng)期的工程應(yīng)用中表明，滿足上述測(cè)試要求十分困難。而由于光纖傳感器體積小、質(zhì)量輕、不導(dǎo)電、反應(yīng)快、抗腐蝕等諸多優(yōu)良特性，使用它成為巖土力學(xué)工程的檢測(cè)工具成為學(xué)者們的研究對(duì)象。下面列舉一例成功應(yīng)用光纖傳感器檢測(cè)巖土工程的成功案例：

三峽大壩壩前水溫監(jiān)測(cè)

三峽大壩壩體內(nèi)部靠近上游面埋設(shè)有點(diǎn)式溫度計(jì)，因埋設(shè)點(diǎn)位于壩體內(nèi)，所測(cè)溫度與實(shí)際庫(kù)水溫度存在一定的差異。為了能更真實(shí)地反映庫(kù)水溫度的變化規(guī)律，長(zhǎng)江科學(xué)院結(jié)合壩前水溫觀測(cè)的實(shí)際現(xiàn)狀，在左廠14-2壩段布設(shè)1條測(cè)溫垂線，采取光纖Bargg光柵溫度傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過(guò)實(shí)際工程應(yīng)用，光纖Bargg光柵溫度傳感器測(cè)量水溫，可以滿足水溫監(jiān)測(cè)的要求，且與水銀溫度計(jì)直接測(cè)量水溫相比，結(jié)果較好。

光纖傳感技術(shù)在軍事上的應(yīng)用

光纖傳感技術(shù)在軍事上同樣應(yīng)用廣泛。光纖陀螺儀經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展，已經(jīng)廣泛應(yīng)用與民航機(jī)，無(wú)人機(jī)，導(dǎo)彈的定位和控制中。光纖水聽(tīng)器可以用于船舶軍艦收集聲音，探測(cè)越來(lái)越先進(jìn)的潛艇。且近幾年來(lái)，基于光纖傳感技術(shù)的光纖網(wǎng)絡(luò)安全警戒系統(tǒng)開(kāi)始在邊防及重點(diǎn)區(qū)域防衛(wèi)中得到推廣應(yīng)用。目前，世界上發(fā)達(dá)國(guó)家使用的安全防衛(wèi)系統(tǒng)就是基于分布式光纖傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全防衛(wèi)技術(shù)。

石油和天然氣：油藏監(jiān)測(cè)井下的P / T傳感、地震陣列、能源工業(yè)、發(fā)電廠、鍋爐及蒸汽渦輪機(jī)、電力電纜、渦輪機(jī)運(yùn)輸、煉油廠；

航空航天：噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、火箭推進(jìn)系統(tǒng)、機(jī)身；

民用基礎(chǔ)建設(shè)：橋梁、大壩、道路、隧道、滑坡；

交通運(yùn)輸：鐵路監(jiān)控、運(yùn)動(dòng)中的重量、運(yùn)輸安全；

生物醫(yī)學(xué)：醫(yī)用溫度壓力、顱內(nèi)壓測(cè)量、微創(chuàng)手術(shù)、一次性探頭。