2测试方法及设备

　　2.1光纤传感器实际应用测试方法

　　首先根据测试对象(测试参数、测试范围、介质环境等)制作bragg光栅,并进行参数标定,然后将光栅进行套管封装。根据施工方案,将光栅和足够长度的光纤焊接在一起,光栅与传输光纤采用熔接法连接,焊接完毕后进行通光试验,检测连接质量。将光栅粘贴在测试部位,同时应对包层、涂敷层、护套进行粘贴或使用卡子固定。对光栅进行测量,做好标记和记录。

　　光栅测试根据不同的测试参数,采用不同的检测分析仪,如测量对象的应变量,可采用光纤光栅应变传感测试仪。光纤光栅应变传感测试仪集探测光源、光纤光栅波长分析器、数据处理、网络控制和传输等于一体,可实现监测数据的现场和远程采集,并可对测试数据进行在线分析。

　　2.2所用设备

　　2.2.1光纤

　　见图1。

　　2.2.2光纤传感器

　　光纤光栅传感头主要用Bragg光纤光栅或其它类型光纤光栅(如长周期光纤光栅等)。Bragg波长随温度T或应变ε的变化而变化。温度T和应变ε可以是很多不同的物理量(如压力、形变、电流、电压、振动、速度、加速度、流量等等)的函数,故而测量光栅反射波长的变化就可以计算出相应的待测物理量的变化。

　　目前地下工程中常用的光纤传感器有温度传感器、混凝土应变传感器及钢筋应力传感器,见图4、图5及图6。

　　3地铁工程中的应用

　　结合国内某暗挖地铁车站隧道,利用光纤检测技术对隧道开挖时的初期支护进行检测,内容主要围绕初支的内力展开,通过对初支的内力监测,探讨隧道初期支护及其周边围岩压力的变化规律。共选取了温度、喷射混凝土应变以及初支钢拱架内力三个项目进行检测。

　　检测断面及测点布置如图7。

　　每个断面设计铺设6个钢筋应力计传感器、2个混凝土应变计和1个温度传感器,其中钢筋应力计传感器留有2个冗余。其中每个拱架的外侧(和围岩接触)焊接2个钢筋应力计,位置约在三分之一处;2个混凝土应变计对称埋设在拱顶;温度传感器直接放在边墙上。每个传感器的信号传输光纤都经过熔接,并从初支两边墙引出后进行串连。共埋设了两个断面进行测试比较。

　　光纤传感器现场焊接及保护情况见图8,隧道现场安装见图9。

　　断面埋设完毕后,历经两个月的测试,取得了大量的测试数据,在地铁工程中,光纤检测技术取得了成功,达到了较好的效果。图10为断面1钢筋内力测试成果。

　　4结论与展望

　　光纤检测技术以其独特的优势在检测界备受青睐,引入我国仅仅几年时间就在多个领域得到推广应用。本次在城市地铁工程中的成功应用,更显示出光纤传感器测试数据稳定、漂移小等优点,历经三个月地下水侵蚀,未出现因传感器腐蚀而破坏或数据大幅漂移现象。证实了光纤传感器耐腐蚀,能够在恶劣环境下长期监测等特点。在我国地铁建设日新月异的今天,光纤检测技术必将发挥更大的作用。通过本次应用,也发现了在光纤传感器的

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