應(yīng)用在建筑工程中的基于光纖傳感技術(shù)的應(yīng)變傳感器研究.pdf

1、現(xiàn)有的建筑工程中有大量的應(yīng)變檢測需求，而光纖傳感技術(shù)因有諸多優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)逐步應(yīng)用在建筑工程中對建筑結(jié)構(gòu)的應(yīng)變進(jìn)行檢測，其中以光纖布拉格光柵(Fiber Bragg Grating，F(xiàn)BG)傳感技術(shù)應(yīng)用最為成熟。對應(yīng)用在建筑工程中的光纖應(yīng)變傳感器研究有較大的應(yīng)用意義。
　　論文對現(xiàn)有的以FBG應(yīng)變傳感器為主的光纖應(yīng)變傳感器在建筑工程應(yīng)用中存在問題進(jìn)行了分析，歸納為FBG應(yīng)變傳感器封裝形式影響應(yīng)變傳感靈敏度;溫度干擾FBG應(yīng)變傳感器檢測;

2、FBG應(yīng)變傳感器的啁啾現(xiàn)象。
　　針對光纖傳感器在建筑工程應(yīng)用中存在的問題，結(jié)合新型纖維復(fù)合增強(qiáng)材料材料的優(yōu)點(diǎn)提出了4種改進(jìn)的傳感器結(jié)構(gòu)，設(shè)計并制備了4種封裝形式的應(yīng)變傳感器，分別是單向碳纖維復(fù)合增強(qiáng)材料(Carbon Fiber Reinforced Plastic，CFRP)封裝FBG應(yīng)變傳感器;雙向CFRP封裝FBG應(yīng)變傳感器;單向玄武巖纖維復(fù)合增強(qiáng)材料封裝(Blast Fiber ReinforcedPlastic，BFR

3、P)封裝FBG應(yīng)變傳感器和雙向BFRP封裝FBG應(yīng)變傳感器。其中雙向CFRP-FBG應(yīng)變傳感器、單向BFRP-FBG應(yīng)變傳感器、雙向BFRP-FBG應(yīng)變傳感器三種傳感器在文獻(xiàn)檢索中鮮有提及。
　　根據(jù)現(xiàn)有FBG應(yīng)變傳感器在建筑工程應(yīng)用中常見的啁啾問題，論文提出了H形支架-FBG應(yīng)變傳感器，H形支架封裝結(jié)構(gòu)可將被測表面應(yīng)變轉(zhuǎn)化為對FBG的軸向拉力并隔離了被測結(jié)構(gòu)表面的不均勻應(yīng)變因素，從而徹底避免了啁啾問題。
　　對4種FRP封

4、裝FBG應(yīng)變傳感器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、尺寸、制備方法進(jìn)行了詳細(xì)論述并進(jìn)行了實(shí)際制備工作，特別是根據(jù)H形支架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及尺寸利用3D打印技術(shù)作為制備手段進(jìn)行了研制工作。
　　采用等強(qiáng)度懸臂梁測試平臺有效模擬建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)變對研制的5種FBG應(yīng)變傳感器進(jìn)行了測試，測試證明傳感器有較好的傳感能力，其中H型支架-FBG應(yīng)變傳感器具有一定防啁啾作用。最終測得了5種傳感器的靈敏度系數(shù)、相對及絕對誤差、封裝的應(yīng)變傳遞系數(shù)并對不同傳感器的性能進(jìn)行了對比分析。<