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光纖光柵應變傳感器的原理以及在橋梁實時監測系統中的應用
電阻應變片可以測量動態應變,但存在零漂移,保護困難。振弦式應變計沒有長期穩定性,但沒有零漂,但不能測量動態應變。光纖 光柵傳感器可以無零漂移地測量動態應變,并具有良好的長期耐用性。因此,光纖 光柵應變計在橋梁實時監測系統中得到了廣泛的應用。由于光纖 光柵傳感器解調器的價格較高,單個應變計的價格也高于振弦式應變計。出于成本考慮,很少用于施工監測和橋梁靜載試驗。 光纖光柵傳感器原理:光柵沿光纖精確雕刻,一束寬帶入射光進入光纖并被這些光柵反射。通過光柵的設計,每個光柵可以反射不同的波長,所以每個光柵都有一個重要的參數,中心波長,即光柵在非伸縮自由狀態下反射光的波長。當光柵膨脹時,反射波長發生變化,波長的變化與膨脹位移呈線性關系。這樣就可以通過測量波長變化來測量結構的應變位移。 與光纖光柵應變傳感器相關的最重要的概念是光柵的中心波長。光纖 光柵傳感器串聯使用。每根光纖上串聯多個傳感器,每多一根光纖少10-20個傳感器和30-40個應變計光纖光柵應變傳感器串聯。解調器通過光纖 光柵反射光的中心波長確定哪個傳感器發送信號。因此,串聯在同一根光纖上的應變片的中心波長應該不同。 不同的解調器可以測量不同的波長范圍。通常有1500和1300兩個波段。工程上使用的1500波段解調器的波長范圍為1510-1550nm、1520-1560nm和1510-1590nm。 1300波段解調器的波長范圍為1310-1350nm。 解調器的波長范圍越寬,每個通道串聯的傳感器就越多;相反,對于窄波長范圍的解調器,每個通道中串聯的傳感器較少。解調器同一通道上的光纖 光柵傳感器的中心波長與其他傳感器不同。解調器通過識別不同波長來識別傳感器在不同位置的測量值。 通過了解光纖光柵傳感器的測量原理、中心波長和配套解調設備的波長范圍,就可以設計出傳感器的中心波長。記住兩點:(1)同一通道上傳感器的中心波長不能相同。 2、同時解譯中心波長附近的兩個波長傳感器,不同傳感器的波長范圍不能疊加。 從成本上看,光纖光柵傳感器的主要成本在于解調器,因此根據安裝的傳感器數量選擇合適的解調器,以最大限度地降低單點測量的成本。傳感器數量多,選用80nm波長范圍內的解調器;傳感器數量少,因此考慮選擇40nm波長范圍內的解調器。 光柵在溫度的影響下會發生膨脹和收縮,這與應變引起的中心波長變化相同。需要對監測點進行溫度補償(在應變片附近安裝溫度計),以消除溫度對光柵變形的影響。近兩年,出現了一種新型光纖 光柵解調器。每個通道只有一個傳感器,因此不會出現信號混疊。所有傳感器都可以做成相同的中心波長,方便訂貨。傳感器無需另外配備溫度計進行溫度補償,采用機械補償設計。該解調器可以采集有限數量的傳感器,但對單個傳感器的平均解調成本較低,適合大量中小型橋梁實時監測系統。
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光纖光柵傳感器研發廠家,定制設計
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