基于受激布里渊散射效应的变形分布式测量研究

发布时间：2017-07-17 16:09

  本文关键词：基于受激布里渊散射效应的变形分布式测量研究

  更多相关文章： 堤坝 健康监测 分布式测量 光纤传感器 变形

【摘要】：防洪是堤坝最重要的功能,一旦决堤,必将导致严重的灾害。为了避免伤亡和经济损失,除了研究决堤的机理,探寻新的堤坝材料,改进堤坝的结构外,对堤坝进行健康监测,及时提供灾前预警,具有重要的研究意义和应用价值。随着科技的进步,电磁堤坝渗漏检测仪、频率域电磁法、探地雷达等一系列新的堤坝探测仪器被研制出来,但这些都属于点式测量,存在漏检、抗干扰性差和测量距离短等缺点,难以胜任监测堤坝的需求。针对以上监测方法的不足,采用基于受激布里渊散射效应的分布式光纤传感技术对堤坝微小变形的测量进行了研究,从而可对堤坝在全寿命期内的变形状态进行监测,这既可对堤坝的维护保养提供数据,又可对极端状态预警。首先分析了受激布里渊散射效应的传感机理,推导了光纤的布里渊频移和应变之间的关系。接着使用迈克尔逊干涉仪,验证了光纤的布里渊频移和应变之间的线性关系。然后研制了基于PID的流量控制装置,为堤坝提供精准的水流量。最后搭建了堤坝实验平台,将传感光纤布设到堤坝中,检测堤坝在不同水压下的变形状态。研究表明,光纤的布里渊频移能够准确地反映出堤坝的变形情况,基于受激布里渊散射效应的分布式光纤传感技术应用于堤坝健康监测能实现良好的预警效果。
【关键词】：堤坝 健康监测 分布式测量 光纤传感器 变形
【学位授予单位】：中国计量大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV698.1;TP212
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-14
• 1 绪论14-24
• 1.1 研究背景及意义14-15
• 1.2 光纤传感技术概论15-20
• 1.2.1 光纤传感器的发展历程15-17
• 1.2.2 光纤中的光散射17-19
• 1.2.3 基于布里渊散射的光纤传感技术19-20
• 1.3 国内外研究现状20-22
• 1.3.1 在理论研究方面20-21
• 1.3.2 在工程应用方面21-22
• 1.4 本文研究的主要内容22
• 1.5 各章内容介绍22-24
• 2 基于受激布里渊散射效应的光纤传感特征24-32
• 2.1 布里渊传感基本原理24-29
• 2.1.1 受激布里渊散射的一般描述24-25
• 2.1.2 光纤中布里渊散射光的频移与温度和应变的关系25-26
• 2.1.3 受激布里渊散射耦合方程26-29
• 2.2 基于BOTDA的分布式测量29-30
• 2.2.1 光时域反射技术29
• 2.2.2 BOTDA原理29-30
• 2.3 布里渊光纤的应变和温度耦合作用分析30-31
• 2.4 本章小结31-32
• 3 光纤变形对布里渊频移的影响32-42
• 3.1 光纤拉伸结构的搭建33-36
• 3.2 实验数据处理与曲线拟合36-38
• 3.3 光纤布里渊频移与应变曲线拟合38-40
• 3.4 光纤布里渊频移与温度曲线拟合40-41
• 3.5 本章小结41-42
• 4 流量控制装置的设计与搭建42-65
• 4.1 PID控制原理44-45
• 4.2 水位控制45-48
• 4.2.1 水位检测电路46-47
• 4.2.2 水位控制算法47-48
• 4.3 流量控制48-55
• 4.3.1 电源电路49
• 4.3.2 步进电机结构49-50
• 4.3.3 步进电机驱动电路50-54
• 4.3.4 步进电机过流保护电路54-55
• 4.4 硬件程序设计55-60
• 4.5 软件程序设计60-61
• 4.6 实验与分析61-63
• 4.7 本章小结63-65
• 5 堤坝安全监控的研究65-71
• 5.1 光纤布设65-68
• 5.2 实验与分析68-70
• 5.3 本章小结70-71
• 6 总结与展望71-73
• 6.1 研究总结71
• 6.2 需进一步开展的工作71-73
• 参考文献73-79
• 作者简介79

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 杨效;龚华平;胡明磊;宋海峰;董新永;;利用打靶法模拟稳态受激布里渊散射[J];中国计量学院学报;2013年03期

2 何伟明,杨s，

本文编号：554375