基础设施高性能分布式光纤监测与状态评估方法研究
发布时间：2021-09-28 23:01
基础设施是国家发展的重要支撑,但基础设施具有服役时间长、服役环境恶劣、失效规律复杂和破坏后果严重等特点。为保障基础设施安全运营,近30年来,国内外学者提出并研究结构健康监测方法,监测结构服役真实响应、损伤和性能退化,评估结构安全状态。但传统结构健康监测方法存在传感信息空间覆盖能力不足问题,需要研究基于大范围空间覆盖和密集传感信息的新型结构健康监测方法。本文以高性能分布式光纤传感技术为手段,充分利用其超长传感距离、分布式、高密度测量的特点,获取覆盖结构的真实应变响应分布,研究交通基础设施状态监测与评估新方法。主要内容具体如下:研究布里渊分布式光纤感知特征与结构状态分布特征提取方法和状态评估方法。首先,基于受激布里渊散射理论,研究在空间分辨率内结构响应非均匀分布时,分布式光纤的布里渊增益谱谱形变化特征,分析其对布里渊频移的影响规律。然后,提出将分布式光纤监测的结构状态分为区域和局部特征,并分别进行特征提取和表征,提出结构状态分布模式的模式匹配方法。最后,提出基于结构区域和局部状态变量幅值和状态分布模式的结构异常状态识别方法。研究基于分布式光纤桥梁结构全长应变监测与状态评估方法。基于分布式光...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：190 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
光纤的基本结构
哈尔滨工业大学工学博士学位论文℃；第二，动态测试能力强，采样频率可高达 10kHz；第三一根传感光纤可以串联数十个布拉格光栅，通过解调仪的一个测点的同时测量；第四，传感距离长，布拉格光栅的反射感信号信噪比优秀，加之光纤的超低信号损耗传输，传感光的相隔距离可达数十公里；第五，二次开发传感器种类多样应变和温度敏感特性可开发出压力传感器、索力传感器、位器等[5]，满足相应的监测功能需求；第六，解调仪产品技术在工程监测和科学研究领域普及率很高。光栅 1 光栅 2
图 1-4 经典 BOTDA 传感系统结构[7]Fig. 1-4 Typical configuration of a BOTDA setup[7]BOTDA 系统有以下三个主要性能指标：第一，传感距离，代表 BOTDA 统能够测量的最大传感光纤长度；第二，空间分辨率，代表 BOTDA 系统能分辨出的最短光纤长度的传感信息；第三，测试精度，代表 BOTDA 系统能探测的最小的应变或者温度变化。起初 BOTDA 系统的性能指标很低，空间辨率只有 100m[23]，应变传感精度在数百应变量级[22]，温度传感精度只有 3℃[2传感距离只有 1.2km[23]。1993 年，Bao 等人[24]基于经典的 BOTDA 系统结构化了光路设计和部分硬件，显著的提升了 BOTDA 系统的性能指标，温度传精度达到 1℃，空间分辨率为 10m，传感长度延长到 22km。同年，Bao 等人[开创性的提出基于布里渊衰减谱的 BOTDA 技术，进一步提高了 BOTDA 系的性能，空间分辨率达到 5m，传感距离延长到 32km，并且依然保持了 1℃测试精度。Bao 团队的杰出研究成果向世界展示了 BOTDA 技术强大的传感力和广阔的应用前景，大量研究人员开始关注这一领域，不断推动 BOTDA 术的进步。由于激光器、光学调制解调设备等硬件性能的提升，BOTDA 系的性能指标随之自然提升。除此之外，研究人员提出了多项新型高性能 BOTD
本文编号：3412698
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：190 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
光纤的基本结构
哈尔滨工业大学工学博士学位论文℃；第二，动态测试能力强，采样频率可高达 10kHz；第三一根传感光纤可以串联数十个布拉格光栅，通过解调仪的一个测点的同时测量；第四，传感距离长，布拉格光栅的反射感信号信噪比优秀，加之光纤的超低信号损耗传输，传感光的相隔距离可达数十公里；第五，二次开发传感器种类多样应变和温度敏感特性可开发出压力传感器、索力传感器、位器等[5]，满足相应的监测功能需求；第六，解调仪产品技术在工程监测和科学研究领域普及率很高。光栅 1 光栅 2
图 1-4 经典 BOTDA 传感系统结构[7]Fig. 1-4 Typical configuration of a BOTDA setup[7]BOTDA 系统有以下三个主要性能指标：第一，传感距离，代表 BOTDA 统能够测量的最大传感光纤长度；第二，空间分辨率，代表 BOTDA 系统能分辨出的最短光纤长度的传感信息；第三，测试精度，代表 BOTDA 系统能探测的最小的应变或者温度变化。起初 BOTDA 系统的性能指标很低，空间辨率只有 100m[23]，应变传感精度在数百应变量级[22]，温度传感精度只有 3℃[2传感距离只有 1.2km[23]。1993 年，Bao 等人[24]基于经典的 BOTDA 系统结构化了光路设计和部分硬件，显著的提升了 BOTDA 系统的性能指标，温度传精度达到 1℃，空间分辨率为 10m，传感长度延长到 22km。同年，Bao 等人[开创性的提出基于布里渊衰减谱的 BOTDA 技术，进一步提高了 BOTDA 系的性能，空间分辨率达到 5m，传感距离延长到 32km，并且依然保持了 1℃测试精度。Bao 团队的杰出研究成果向世界展示了 BOTDA 技术强大的传感力和广阔的应用前景，大量研究人员开始关注这一领域，不断推动 BOTDA 术的进步。由于激光器、光学调制解调设备等硬件性能的提升，BOTDA 系的性能指标随之自然提升。除此之外，研究人员提出了多项新型高性能 BOTD
本文编号：3412698
本文链接：https://www.wllwen.com/jianzhugongchenglunwen/3412698.html
