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    188宝金博页面版: 光纤传感器及其在岩土工程中的应用

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    内容提示： 第 20 卷 增刊 岩石力学与工程学报 20(增)2001 年 10 月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Oct. 2001169216942001 年 6 月 10 日收到初稿2001 年 7 月 24 日收到修改稿作者 马水山 简介男1966 年生1992 年毕业于长春地质学院地质系构造地质学专业现为在职博士研究生高级工程师主要从事岩石边(滑)坡工程安全监测技术方面的研究工作光纤传感器及其在岩土工程中的应用马水山 王志旺 李端有 汤 平(长江科学院大坝安全监测研究所 武汉 430010)...

    文档格式：PDF | 页数：4 | 浏览次数：25 | 上传日期：2013-03-02 16:32:41 | 文档星级：
    第 20 卷 增刊 岩石力学与工程学报 20(增)2001 年 10 月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Oct. 2001169216942001 年 6 月 10 日收到初稿2001 年 7 月 24 日收到修改稿作者 马水山 简介男1966 年生1992 年毕业于长春地质学院地质系构造地质学专业现为在职博士研究生高级工程师主要从事岩石边(滑)坡工程安全监测技术方面的研究工作光纤传感器及其在岩土工程中的应用马水山 王志旺 李端有 汤 平(长江科学院大坝安全监测研究所 武汉 430010)摘要 光纤传感器比传统的差动电阻式及钢弦式传感器具有更多的优越性和更广阔的发展前景介绍了光纤传感器的基本原理性能以及在岩土工程中的应用情况关键词 光纤传感器原理岩土工程应用分类号 TN 25 文献标识码 A 文章编号 1000-6915(2001)增-1692-031 光纤传感器的优越性光纤传感器自 20 世纪 70 年代问世以来飞速发展近 10 a 来已应用于岩土工程领域受到广泛关注[1与传统差动电阻式及钢弦式得到并2]传感器相比光纤传感器具有许多优点主要表现为(1) 与传统的差动电阻式及钢弦式传感器不同光纤传感器用光缆传输信号使用光作为信息载体其进入或离开敏感区的调制信号与电没有任何联系 这就使它具有如下特点 抗电磁干扰防雷击防水防潮耐高温抗腐蚀因此光纤传感器可用于水下潮湿 易燃易爆 电磁干扰高能辐射等恶劣的环境与目前使用的传统的传感器相比其适用条件更广(2) 光纤传感器尺寸小可达φ 3 mm耐久性也大大增强重量轻位移计最小20 g100 mm重量小到 10同时传输信号的光纤也比现行的水工电缆体积小重量轻光纤传感器埋设安装方便尤其适合于埋设在小体积的结构物中或者安装在结构物的表面且埋入结构物中不存在匹配问题不致影响埋设部位的材料的性能和力学参数(3) 由于光纤传输线是一种大容量信息的载不影响观测值的代表性体因此既可以将许多传感器接到一根光纤上也可以利用单根光纤作成分布式传感器提供沿光纤全程连续分布的监测量这样可以大大简化数据采集单元却能得到更丰富的信息量而且更容易实现远距离的自动化量测2 光纤传感器的基本原理光纤传感器本质上是一种器件在外界因素的影响下光纤中光波导的特性会发生变化具体地讲就是将一光源发出的光学性质保持不变的光通过某种固定的耦合方法入射到光纤然后进入调制区最后又从同一光纤或不同的光纤返回调制区可以由光纤本身组成也可以由其他介质组成前者称为传感型传感器二者的原理是不同的[3]2.1 传感型传感器传感型传感器是利用光纤本身具有的敏感特后者称为传光型传感器性使被测物理量光纤特性参数发生变化即用被测物理量来调制光纤的光参数然后量测这些光参数变化即能测定被测物理量由于这种传感器能在整个连续光纤的长度上以距离的连续函数的形式传感出被测参数随光纤长度方向的变化因此也称为分布式光纤传感器在分布式光纤传感器系统中光纤既是传输媒体也是传感媒体2.1.1 光纤光时域反射(OTDR)原理光时域反射(Optical Time Domain Reflection简称 OTDR)计是 1977 年 Barnoski 博士发明的是用于检验光纤损耗特性同时也是分布式光纤传感的基础[4]光纤故障检测的有力手段将一束光脉冲发射入光纤中由于光纤中存在折射率的微观不均匀性会产生瑞利(Rayleigh)散射背向散射返回到光纤入射端所需的时间为 t光脉冲所走的路程为 2l入射光经激l=vtv 为光在光纤中传播的速度v=c/nc 为真空中的光速n 为光纤的万方数据

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