基于光纤光栅传感技术的桥梁监测系统
光纤光栅是20世纪90年代以来国际上新兴的一种在光纤通信、光纤传感等光电子处理领域有着广泛应用前景的基础性光纤器件。光纤光栅是以光纤为基本材料，通过激光加工形成的一种特殊器件，能够对满足布拉格条件的光进行反射，在实际工程中，要检测的点如果受到应变、温度、压力、位移和加速度等变化，波长就会改变，这样通过检测波长的变化就可以检测出此点的应力状况。进而可以判断出被检测物体的安全状况。
同传统的电传感器相比，光纤光栅传感器具有以下优势：
1) 多个相同或不同类型的传感器可以串接复用在一根光纤上，系统集成度高；
2) 单根光纤上串接的传感器间隔可以是几厘米或几十公里，直接实现远程传输；
3) 测量精度和分辨率高；
4) 传感器的零偏值不漂移，属于绝对量测量，长期工作性能稳定；
5) 传感量检测及传输均为光信号，不受电磁干扰及核辐射的影响；
6) 环境适应性好，可长期用于高温、高湿及存在化学侵蚀等的恶劣环境；
7) 重量轻，体积小，安装使用方便；
8) 以光信号中心波长值表征被测量，不受光强波动及传输光纤弯曲损耗等影响；
9) 传感器串接链具有自愈合功能：正常工作时，只需将传感串接链的首端或尾端接到光纤光栅传感网络分析仪即可实现所有传感器信号的同时检测；一旦施工中的意外情况或其他灾害导致传感器串接链断损，则可以将传感链的另一端也接到光纤光栅传感网络分析仪，此时以断点为界，左右两侧所有的传感器分别通过串接链的首端和尾端连接到光纤光栅传感网络分析仪进行检测，实现自愈合。
基于光纤光栅传感系统的桥梁健康监测系统是一个以桥梁结构为平台，应用新型光纤光栅传感技术，对桥梁上关键部位的结构变形、环境温度分布、地下水位、结构振动等多项参数进行实时监测的综合监测系统，它能够实时监测桥梁在各种环境、荷载等因素作用下的结构响应，并能有效地提供桥梁养护管理的科学依据，显著提高桥梁的整体管理水平，从而能够最大限度地确保桥梁安全运营，预诊断桥梁病害和延长桥梁使用寿命。该系统具有如下特点：
1）准分布式全光测量及传输
光纤光栅传感器本身为无源器件，传感信号的感测及传送均为光信号，因而监测现场没有电子设备，不受电磁干扰，无需做雷击防护。
2）测试精度高且具有准确的测点空间定位能力
光纤光栅传感器结构小巧且布设距离没有限制，可以准确定位各测点的空间位置。
3）实时性好
系统中所有监测点的同步数据采集频率可在毫秒级到秒级设定。
4）系统安装及长期使用过程中无需定标
光纤光栅本质稳定，不存在零点漂移。由于光纤光栅采用光中心波长表征物理量测量值，属于数字量，光源的老化衰减及传输光纤布设、使用过程中由于弯曲、扰动而引入的光信号衰减不影响测量精度。光纤传感分析仪无可动部件，长期使用无需标定。
5）高可靠性
光纤传感器和传输线路均为石英光纤，可在恶劣温湿度环境保持数十年工作寿命。
上海前所光电科技有限公司
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