著作节选自《光纤光栅传感器研发偏执在土木匠程中的应用证据》

作家：贾俊峰，侯智献，王 蕾，白 石，张龙冠，兰春光，杜瑞民

频年来，我国加速鼓励基础圭臬设立，使得土木匠程设立范围和强度不断普及。跟着东说念主们对建筑结构安全性的条件不断提高,对结构的监测需求也越来越大。因此，各式传感器和监测时刻得回了平庸的接洽。当今，常用的预应力监测活动有超声波检测法、应力开释法、弹磁性传感器等。但超声波检测法穿透智力有限，无法应用于较厚构件或大型构件中。应力开释法不仅检测精度较低,还会对构件酿成一定毁伤。弹磁性传感器容易受电磁干涉等影响无法落幕精确测量。而光纤布拉格光栅(Fiber BraggGrating，FBG)传感器是频年来一种新式智能传感元件,它具有抗电磁干涉、可散布式测量、尺寸小、耐腐蚀等优点,光纤光栅传感时刻还具有可散布式测量、线性度高、叠加性好等优点。

光纤光栅材质较脆,抗剪智力差，为了将FBG 传感时刻进行平庸应用，需辅以零碎的封装工艺进行保护。本文主要从 FBG 传感器封装面目动身,将其分为表贴式封装、纤维增强团聚物(Fiber Reinforced Polymer，FRP)封装、钢管封装和镶嵌式封装，并分辨对这4种封装时事的接洽证据进行叙述,简要先容封装有FBG 传感器的钢绞线在实质工程中的应用，并对其在以后的发展进行预测。

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FBG 传感器使命旨趣

FBG 传感器是一种平庸应用于结构监测的先进传感时刻。其使命旨趣基于光栅效应，通过光纤中的周期性折射率变化来落幕对外部环境参数变化的检测。在FBG传感器中，光纤的一部分进程零碎处理形成了一个具有周期性折射率变化的光栅结构。这种光栅结构不错通过紫外光束对光纤进行周期性折射率变化的处理而落幕，从而形成了一种具有周期性光学损耗的结构。当外部光信号通过这个光栅结构时，会发生波长招揽性的反射和透射，形成一个特定的反射光谱。通过对反射光谱的变化进行分析，不错落幕对外部环境参数变化的检测。外部环境参数的变化会引起光栅中的周期性折射率发生变化，从而导致反射光谱的转移或时事的变化。通过测量反射光谱的波长偏移或强度变化，不错落幕对这些参数的高精度测量。图1为FBG 传感器使命旨趣图。

总体来说,FBG 传感器以其独有的使命旨趣和优厚的性能,在各个范围展现出重大的应用后劲,并为工程监测和科学接洽提供了进攻的时刻撑捏。

FBG及 传感器应用时事

津镭光电运用飞秒激光直写的面目在职意类型光纤上加工出光纤光栅阵列。基于飞秒直写的纯真性,光栅参数不错纯真定制,包括中心波长、反射率、光栅间距,光栅个数等。领有聚酰亚胺涂敷光纤加工智力,无需二次涂敷,增多器件的分解性和可靠性。

FBG 传感器自出现以来，出现了千般的应用 时事，主要为表贴式 FBG 传感器、FＲP 封装 FBG传感器、钢管封装FBG 传感器和镶嵌式封装FBG 传感器。

1.表贴式 FBG 传感器

将祼FBG 传感器通过粘结剂涂抹径直粘贴于被测物体名义是最简便灵验的封装面目。将祼 FBG 传感器粘贴于钢筋混凝土梁纯弯段底面,落幕了对梁舛讹的监测与定位。如图2所示，该监测活动用裸FBG 传感器感知应变变化，从而判断梁的受力气象和舛讹出现情况，并通过数据分析来详情舛讹位置。

2.FRP 封装 FBG 传感器

光纤外涂敷层为团聚物，它与 FRP 筋有自然的相容性，通过 FRP 筋封装光纤传感器不仅不错提高光栅的极限应变，还不错克服裸光纤光栅脆弱、布设贫苦的污点且基本不会改革FRP筋自己的力学性能,因此将光纤光栅传感器埋入FRP 筋中,制成 OFBG-FRP 筋,可大大提高光纤传感器的持久性。当今，FRP 筋看成FBG的封装材料主要有以下3种:玻璃纤维增强团聚物(CFRP)、碳纤维增强团聚物(CFRP)和芳纶纤维增强团聚物(AFRP)。

3. 管式封装 FBG 传感器

管式封装FBG主若是将裸光纤光栅用胶粘剂封装在套管中,如图3所示,其基本构造主要为套管、光纤光栅、胶粘剂、传输光缆等。在将管式 FBG 传感器具于监测时，封装材料可能会改革其应变特质和温度特质。

4. 镶嵌式封装 FBG 传感器

为了搞定 FBG 在其他封装面目中存活率低且量程不及的问题，出现了一种内嵌式封装面目，如图4所示,将钢绞线拆解并取出中心丝,在其上汲引纵向的凹槽,用环氧树脂等粘结材料将 FBG 粘结在凹槽里面,此后将封装有FBG 的中心丝与其他平方的钢绞线边丝按一定场所扭转成型，再将光纤引出钢绞线端部用铠装材料进行封装保护。

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发布于：上海市