光纤光栅位移传感器及其在边坡防护安全监测系统中的应用

发布时间：2016-12-23 21:30

  本文关键词：光纤光栅位移传感器及其在边坡防护安全监测系统中的应用，由笔耕文化传播整理发布。

《武汉理工大学》 2012年

光纤光栅位移传感器及其在边坡防护安全监测系统中的应用

张立佳  

【摘要】：目前,位移传感技术的发展已经很成熟,因为位移量是相对容易检测出的物理量。位移也是在边坡安全监测中的一个重要的物理量,边坡安全监测要求监测的因素很多,包括边坡变形、地下水动态和岩体风化速度等。边坡的变形是边坡破坏的一个显著特征,因此针对边坡位移监测的研究有着重要意义。位移检测技术的发展大致经历了经典位移测量和半导体技术两个阶段,早期的位移测量是由人手工进行,后来发展到机械化、自动化检测,进入二十世纪,位移测量发展为非电量电测方式,是位移监测技术的一次深刻变革。随着社会的发展,各种位移检测的技术也愈发成熟,但随着位移传感器的应用场合越来越广,对其自身性能也提出了更高的要求,传统的位移传感器因其自身的缺点,其应用的局限性也越来越突出。光纤光栅传感技术是近年来发展起来的新型传感技术。以光纤光栅为基础的位移传感器应用于边坡位移检测有很好的应用前景,光纤光栅具有体积小、灵敏度高、绝缘、抗电磁干扰能力强等独特的优点,适于在边坡等较为恶劣的工程环境中应用。 利用光纤光栅的温度和应变敏感特性,可以通过光纤光栅间接测量许多物理量。本文主要利用光纤Bragg光栅的应变测量原理,设计一种拉绳式光纤光栅位移传感器,运用于边坡安全监测,详细介绍了该位移传感器的设计研究过程,在结构设计阶段,运用Pro/ENGINEER Widefire三维建模软件确定其基本结构,该传感器为悬臂梁、楔形滑块和弹簧组成的复合结构,并对三维实体模型装配和分析,针对传感器的关键部件进行了基于ANSYS的有限元分析,验证了传感器关键部件设计的可靠性。对传感器性能进行了测试和温度特性试验,在标定试验中以拉绳牵引移动滑块,模拟实际应用环境,得到传感器的传感性能,并针对不足之处不断改进,直至达到理想效果。并以悬臂梁结构为主体,设计了另一种简单结构的光纤光栅位移传感器,利用该传感器,结合以岩层为主体的边坡模型做了边坡位移降雨模型试验。实验验证了所设计的位移传感器在边坡模型应用的可靠性,并得到了有关边坡位移的信息和破坏规律。

【关键词】：
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TH822
【目录】：

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