当前位置:主页 > 管理论文 > 城建管理论文 >

大量程光纤光栅应变传感器的开发与应用

发布时间:2018-08-15 18:28
【摘要】:对大型复杂工程结构进行实时健康监测,及时识别结构的累积损伤并评估其使用性能和寿命,建立相应的安全预警机制对可能出现的灾害提前预警,不仅对提高结构的安全性和可靠性具有重大的科学意义,并且可以降低结构的运行和维护费用,具有可观的经济价值。实时监测结构的健康状况并评估其安全性已经成为未来工程建设的必然要求,也是21世纪人类亟待解决的重要课题。本文针对土木工程中一些结构在实际工作状态下应力应变比较大,现阶段光纤光栅传感器还不能满足这类工程监测需求的现象,开发出能够满足这类工程监测需求的大量程光纤光栅应变传感器。同时对这种新型传感器进行了试验标定和应用,得到了传感器相关的测量精度和误差范围。本文在已有光纤光栅应变传感器的原理基础上进行技术创新,建立了大量程光纤光栅应变传感器的基本理论。在这种基本理论的指导下设计出了一种新型的传感器封装形式。与以往的光纤光栅应变传感器相比,这种新型传感器能够将待测构件传来的应变通过传感器成倍数的削弱后再传递给光纤光栅,保证了光纤光栅承受的应变不超过其极限抗拉应变,增加了传感器的应变测试范围。结合传感器的应变传递过程,分析出了导致实际封装的传感器参数与设计值之间存在偏差的原因,并标定出传感器的实际测试量程和精度。这种新型光纤光栅传感器体积小、结构简单、稳定性和可靠性良好、便于安装,具有光纤光栅传感器所有的优点。针刘不同形状的待测构件,可利用不同形式的传感器支座,使传感器能够有效监测到构件的受力状态。本文成功的将大量程光纤光栅传感器安装到预应力钢绞线表面,有效地监测到了钢绞线张拉过程中的受力状态。由于钢绞线不同于普通钢筋,不能将传感器焊接到钢绞线上,本文还设计了一种弧形支座,便于大量程光纤光栅应变传感器安装到钢绞线上。结合钢绞线的受力形式,分析了传感器测量的应变值与实际值之间的关系,提出修正偏差的方法。本文课题组成员利用光纤光栅混凝土应变传感器和光纤光栅温度传感器,对沈阳市文化艺术中心主体混凝上结构进行了施工阶段的监测,并在监测过程中解决了光纤光栅传感器工程应用存在的一些难题,取得了良好的监测结果。为施工质量的控制和安全施工提供了宝贵的依据。
[Abstract]:Real time health monitoring is carried out on large and complex engineering structures to identify the cumulative damage of structures and evaluate their service performance and life in time, and to establish a corresponding safety warning mechanism for early warning of possible disasters. It is not only of great scientific significance to improve the safety and reliability of the structure, but also can reduce the operating and maintenance costs of the structure, which is of considerable economic value. Real-time monitoring of the health status of the structure and evaluating its safety has become an inevitable requirement of future engineering construction, and is also an important subject to be solved urgently in the 21 ~ (st) century. In view of the fact that some structures in civil engineering are relatively large in stress and strain under the actual working conditions, the fiber Bragg grating sensors can not meet the needs of this kind of engineering monitoring at the present stage. A large number of fiber Bragg grating strain sensors have been developed to meet the needs of this kind of engineering monitoring. At the same time, the new sensor is calibrated and applied, and the measurement precision and error range of the sensor are obtained. In this paper, based on the principle of fiber Bragg grating strain sensor, the basic theory of a large number of fiber Bragg grating strain sensors is established. Under the guidance of this basic theory, a new type of sensor package is designed. Compared with the previous fiber Bragg grating strain sensor, this new type of sensor can multiply the strain from the component to be measured and then transfer it to the fiber Bragg grating. It ensures that the strain of fiber grating does not exceed its limit tensile strain and increases the range of strain measurement of the sensor. Combined with the strain transfer process of the sensor, the causes of the deviation between the sensor parameters and the design value are analyzed, and the actual measurement range and accuracy of the sensor are calibrated. The new fiber grating sensor has the advantages of small size, simple structure, good stability and reliability, easy installation and has all the advantages of fiber grating sensor. Different types of sensor supports can be used in different shapes of the components to be tested, so that the sensors can effectively monitor the force state of the components. In this paper, a large number of fiber Bragg grating sensors are successfully installed on the surface of the prestressed steel strand, and the stress state during the tensioning process of the steel strand is effectively monitored. Because the steel strand is different from the common steel bar, the sensor can not be welded to the steel strand. In this paper, a kind of arc support is also designed, which is convenient for a large number of fiber Bragg grating strain sensors to be installed on the steel strand. Combined with the force form of the steel strand, the relationship between the strain value measured by the sensor and the actual value is analyzed, and the method of correcting the deviation is put forward. The members of this paper made use of the fiber Bragg grating strain sensor and the fiber grating temperature sensor to monitor the structure of the main body of Shenyang Culture and Art Center during the construction stage. In the process of monitoring, some problems in the application of fiber grating sensors are solved, and good monitoring results are obtained. It provides valuable basis for construction quality control and safe construction.
【学位授予单位】:沈阳建筑大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TU317

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 戴亚文;彭磊;邱航;李小强;;一种高精度无线应变传感器节点的设计与实现[J];武汉理工大学学报(信息与管理工程版);2010年03期

2 张勇;梁平;张玉珍;陈伟琪;黄敏晗;;振弦应变传感器校准装置的设计[J];工业仪表与自动化装置;2011年04期

3 陈得民;;应变传感器的稳定性[J];上海计量测试;2012年03期

4 周龙生;;多种应变传感器[J];工程机械;1966年04期

5 杨建良,查开德;光纤缠绕式应变传感器[J];计量学报;2001年04期

6 王艺霖;方从启;刘西拉;;用于混凝土结构的光纤应变传感器的封装和保护技术[J];混凝土;2007年11期

7 徐从裕;方文琼;孙雅琼;袁航周;罗洋;;光栅式宏/微应变传感器的设计[J];中国机械工程;2013年13期

8 段成丽;蒋亚东;魏鸿雁;何应飞;李起栋;;光栅式大应变传感器结构设计与特性研究[J];电子测量与仪器学报;2013年06期

9 罗裴,信思金;粘贴式光纤光栅应变传感器在柔性梁动态应变监测中的应用[J];无损检测;2004年11期

10 ;光纤应变传感器最新成果受到业界高度关注[J];工具技术;2008年12期

相关会议论文 前10条

1 徐永君;唐俊武;赵清清;王晓博;;点焊薄片应变传感器的数值分析与实验研究[A];2008全国MTS断裂测试研讨会论文集[C];2008年

2 赵印明;刘春红;陈爽;张大鹏;;可焊接式光纤光栅应变传感器的性能实验研究[A];第九届全国光电技术学术交流会论文集(下册)[C];2010年

3 肖会刚;李惠;欧进萍;;湿度和温度对水泥基应变传感器性能影响的实验研究[A];2006年全国功能材料学术年会专辑[C];2006年

4 王彦昌;叶现楼;;基于光纤光栅应变传感器的大连中心·裕景超高塔楼的塔吊监测试验[A];'2012中国钢结构行业大会论文集[C];2012年

5 王卫锋;吴源清;徐郁峰;贺志勇;;应变传感器在广州体育馆索力测试中的应用[A];计算机在土木工程中的应用——第十届全国工程设计计算机应用学术会议论文集[C];2000年

6 张晓飞;李喜德;;基于石墨烯网状结构的柔性应变传感器及其性能研究[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

7 孙丽;岳川云;冯燕忠;陈博文;;两种表面粘贴式光纤光栅应变传感器性能比较[A];第八届沈阳科学学术年会论文集[C];2011年

8 张大煦;李欣;刘铁根;李川;杨建江;;耦合型光纤应变传感器的实验研究[A];庆贺刘锡良教授执教五十周年暨第一届全国现代结构工程学术报告会论文集[C];2001年

9 汤大卿;杨德兴;姜亚军;赵建林;;基于光纤环腔衰荡技术的光纤光栅应变传感器[A];2009年西部光子学学术会议论文摘要集[C];2009年

10 刘礼华;赵霞;李盛;周祝兵;薛花娟;吉俊兵;;智能缆索疲劳试验研究[A];第二十届全国桥梁学术会议论文集(下册)[C];2012年

相关重要报纸文章 前2条

1 李明;光纤光栅应变传感器标校系统通过验收[N];中国船舶报;2012年

2 通讯员 孟兆熙 记者 冯国梧;天大教授发现高灵敏度应变测量技术[N];科技日报;2008年

相关博士学位论文 前2条

1 段成丽;大应变传感器的设计、制备及特性研究[D];电子科技大学;2014年

2 仇巍;碳纳米管应变传感器测量理论与显微拉曼应变测量技术[D];天津大学;2008年

相关硕士学位论文 前10条

1 魏谦;应用在建筑工程中的基于光纤传感技术的应变传感器研究[D];山东建筑大学;2015年

2 王彦君;高温光纤微腔应变传感器的应用及其复用研究[D];电子科技大学;2014年

3 崔晓蕾;基于光纤光栅应变传感器的管道腐蚀监测研究[D];大连理工大学;2015年

4 李宁;一种太阳翼振动应变传感器的设计、分析与试验研究[D];国防科学技术大学;2013年

5 杨会芹;光纤珐珀应变传感器的性能分析及其复用研究[D];电子科技大学;2015年

6 戴显著;工具式应变传感器在桥梁检测中的应用研究[D];重庆交通大学;2015年

7 阮炳权;提高硅应变传感器可靠性方法研究[D];华南理工大学;2015年

8 刘夺;滑坡监测预警光纤应变传感器的研制[D];吉林大学;2016年

9 杨灿灿;基于柔性微电极阵列的人工皮肤关键技术研究[D];南昌航空大学;2016年

10 肖范;光纤光栅智能应变传感器系统的研制与不确定度分析[D];昆明理工大学;2016年



本文编号:2185043

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/guanlilunwen/chengjian/2185043.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户4e800***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com