2光纖傳感器的分類及特點
光纖傳感器的分類有不同的方式
按光纖在光纖傳感器中的作用可分為傳感型和傳光型兩種類型。
傳感型光纖傳感器的光纖不僅起傳遞光作用，同時又是光電敏感元件。由于外界環(huán)境對光纖自身的影響，待測量的物理量通過光纖作用于傳感器上，使光波導的屬性(光強、相位、偏振態(tài)、波長等)被調(diào)制。傳感器型光纖傳感器又分為光強調(diào)制型、相位調(diào)制型、振態(tài)調(diào)制型和波長調(diào)制型等。
傳光型光纖傳感器
傳光型光纖傳感器是將經(jīng)過被測對象所調(diào)制的光信號輸入光纖后，通過在輸出端進行光信號處理而進行測量的，這類傳感器帶有另外的感光元件對待測物理量敏感，光纖僅作為傳光元件，必須附加能夠?qū)饫w所傳遞的光進行調(diào)制的敏感元件才能組成傳感元件。光纖傳感器根據(jù)其測量范圍還可分為點式光纖傳感器、積分式光纖傳感器、分布式光纖傳感器三種。其中，分布式光纖傳感器被用來檢測大型結(jié)構(gòu)的應變分布，可以快速無損測量結(jié)構(gòu)的位移、內(nèi)部或表面應力等重要參數(shù)。目前用于土木工程中的光纖傳感器類型主要有Math-Zender干涉型光纖傳感器，F(xiàn)abry-pero腔式光纖傳感器，光纖布喇格光柵傳感器等。
光纖傳感器的特點
研究和工程應用表明光纖傳感器具有如下特點：
⑴高靈敏度，抗電磁干擾。由于光纖傳感器檢測系統(tǒng)很難受到外界場的干擾，且光信號在傳輸中不會與電磁波發(fā)生作用，也不受任何電噪聲的影響，由于這一特征，光纖傳感器在電力系統(tǒng)的檢測中得到了廣泛應用。
⑵光纖具有很好的柔性和韌性，所以傳感器可以根據(jù)現(xiàn)場檢測需要做成不同的形狀。
⑶測量的頻帶寬、動態(tài)響應范圍大。
⑷可移植性強，可以制成不同的物理量的傳感器，包括聲場、磁場、壓力、溫度、加速度、位移、液位、流量、電流、輻射等。
⑸可嵌入性強，便于與計算機和光纖系統(tǒng)相連，易于實現(xiàn)系統(tǒng)的遙測和控制。
光纖傳感器土木工程中的應用舉例
隨著光纖傳感技術的發(fā)展，在土木工程領域光纖傳感器得到了廣泛的應用，用來測量混凝土結(jié)構(gòu)變形及內(nèi)部應力，檢測大型結(jié)構(gòu)、橋梁健康狀況等，其中最主要的都是將光纖傳感器作為一種新型的應變傳感器使用。
光纖傳感器可以黏貼在結(jié)構(gòu)物表面用于測量，同時也可以通過預埋實現(xiàn)結(jié)構(gòu)物內(nèi)部物理量的測量。利用預先埋入的光纖傳感器，可以對混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部損傷過程中內(nèi)部應變的測量，再根據(jù)荷載－應變關系曲線斜率，可確定結(jié)構(gòu)內(nèi)部損傷的形成和擴展方式。通過混凝土實驗表明，光纖測試的載荷－應變曲線比應變片測試的線性度高。
在實際的工程應用中要實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)建筑物的全方位、長期的檢測就要解決好光纖傳感器的布設問題。為了不至于對傳感器造成施工損傷破壞，一般可以采用以下方法：①將一金屬導管套在光纖傳感器上，一起置于混凝土結(jié)構(gòu)中。混凝土澆筑后，在混凝土固結(jié)前將金屬導管取出，這樣光纖光柵傳感器與混凝土很好地固結(jié)在一起，而且不會因為澆筑過程損壞傳感器。②由于鋼筋的應力－應變也足以反映鋼筋附件的混凝土受力狀態(tài)，可以將光纖光柵傳感器直接粘貼于鋼筋上，或在鋼筋表面開一個小凹槽，使光柵的裸纖芯部分嵌進凹槽得以保護，或在建造橋時把光纖埋進復合筋。③將光纖光柵直接埋入小型預制構(gòu)件或者封裝在金屬導管中然后把小型預制構(gòu)件作為大型構(gòu)件的一部分埋入，外部荷載通過預制件或金屬導管傳遞到光纖光柵傳感器上。
結(jié)語
光纖傳感器進入結(jié)構(gòu)監(jiān)測領域具有重要意義。光纖傳感器的輕巧性、耐用性和長期穩(wěn)定性，使其能夠方便的應用于建筑鋼結(jié)構(gòu)和混凝土等各種建筑材料的內(nèi)部應力、應變檢測。實現(xiàn)的建筑結(jié)構(gòu)的健康檢測。
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