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第166期 新型光纤传感网络与桥隧智能健康监测应用

2022-12-14 16:06
来自: 52监测网 收藏 分享 邀请

【52监测网】第166期 新型光纤传感网络与桥隧智能健康监测应用

第114期 低空遥感技术在城市轨道交通勘测设计中的应用

52监测网专家报告分享-第166期

《新型光纤传感网络与桥隧智能健康监测应用范典
武汉理工大学/光纤传感技术国家工程实验室

内容介绍

一、光纤传感技术

◇ 光纤传感技术
• 光为信息载体,光纤未传输或传感手段;
• 将被测参量转换为光信号参数的变化;
◇ 技术优势
• 现场无电、本质安全;
• 分布式传感、易组网;
• 大容量信息、远距离传输、实时在线监测;
➢ 光纤传感器因其独特的优势,三十多年来已得到世界各国高度重视,特别适合于恶劣环境下的安全监测,已在多个领域成功应用。


二、光纤光栅传感技术


• 光纤光栅是一种选择性通光的光学敏感元件;
• 随着栅距的变化,反射光波长发生相应的变化;
• 被测参量转换为光的波长变化的新一代传感技术;

三、桥梁健康监测 


◇ 健康监测现状与智能化难点
现状与难点
• 测点有限,只能局部监测;
• 安装复杂,需全程跟踪;
• 状态识别依赖阈值设定;
• 信息有限,难以实现智能化;


◇ 健康监测与安全运行智能化


◇ 现有两类光纤传感网络


◇ 光纤传感网络现状
• 20多年前,有科学家提出光纤波分时分混合组网;
• 需要在光纤拉制过程中单脉冲动态制备大容量光栅阵列,技术难度极大;
• 成为国内外多年未解决的技术难题

◇ 大容量光栅阵列光纤传感网络
阵列光栅动态制备
1.预制棒材料设计制备;
2.预制棒加热拉光纤;
3.单脉冲成栅;
4.涂覆、收丝;
➢ 全自动化生产
➢ 每小时成栅上万个


◇ 桥梁结构应力分布监测


◇ 大容量连续的应变传感网络


◇ 机场跑道/高速公路传感网络安装现场照片


◇ 大容量连续的应变传感网络


◇ 大容量光栅阵列光纤传感网络


◇ 长距离分布式振动传感网络


四、地铁隧道健康安全监测


◇ 地铁隧道健康安全监测——入侵信息
外部施工入侵监测-破拆机施工、小型勘探钻机、施工定位点、第三方认证、查新报告


◇ 地铁隧道健康安全监测——地震信息、列车信息、路面信息、智能化分析


◇ 结构安全智能评估基本原理


◇ 基础特征数据库-相似度指标
不同测点的相似度及其变化规律是评估结构状态的重要依据
• 单点相似度变化——局部结构变化;
• 连续多点相似度变化——区域结构变化;
• 所有测点都发生同样的变化——震源的问题(车辆)
……

局部结构变化、区域结构变化、大数据分析捕捉故障车辆


五、新型光纤传感网络与桥隧智能健康监测应用
总结与展望
光栅阵列光纤传感网为交通基础设施提供结构信息获取手段
结构的动、静态响应数据反应其健康状态
• 面向应用需求,基于传感大数据得到智能化功能;
• 通过传感大数据学习、分析和跟踪,识别结构健康状态;

《新型光纤传感网络与桥隧智能健康监测应用》范典
  武汉理工大学/光纤传感技术国家工程实验室

注:本内容仅供个人研学交流,版权归原作者所有


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