光纖傳感技術(shù)在結(jié)構(gòu)工程檢測中的應(yīng)用

鋼筋混凝土是目前非常廣泛應(yīng)用的材料，將光纖材料直接埋入混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)或粘貼在表面，是光纖的主要應(yīng)用形式，可以檢測熱應(yīng)力和固化、撓度、彎曲以及應(yīng)力和應(yīng)變等。混凝土在凝固時由于水化作用會在內(nèi)部產(chǎn)生一個溫度梯度，如果其冷卻過程不均勻。熱應(yīng)力會使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫，采用光纖傳感器埋入混凝土可以監(jiān)測其內(nèi)部溫度變化，從而控制冷卻速度。

混凝土構(gòu)件的長期撓度和彎曲是人們感興趣的一個力學(xué)問題，為此已研制出能測量結(jié)構(gòu)彎曲和撓度的微彎應(yīng)變光纖傳感器，并用一根光纖連接整個結(jié)構(gòu)不同位置上的傳感器進行同時監(jiān)測，每個傳感器的位置可用OTDR來識別。光纖傳感器還能探測混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部損傷。在正常荷載作用下，由于鋼筋阻止干化收縮或溫度引起的體積變化都會引起裂縫，裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展可以通過埋入的光纖中光傳播的強度變化而測得。

光纖傳感技術(shù)在橋梁檢測中的應(yīng)用

橋梁是一個國家的經(jīng)濟命脈，橋梁的建造和維護是一個國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要部分。利用光纖傳感器測量振動，主要可得到橋梁的振動響應(yīng)參數(shù)如頻率、振幅等，其方法是：將信號光纖粘貼于橋梁內(nèi)部，它隨著橋梁的振動而產(chǎn)生振動響應(yīng)， 輸出光的相位作周期性的變化，則光電探測器接收到的光強也作周期性的變化。

成功的案例有：加拿大在1993年將光纖傳感器預(yù)裝到一座碳纖維預(yù)應(yīng)力混凝土公路橋上，在橋開通后連續(xù)監(jiān)測了8個月，測量了混凝土內(nèi)部的整體分布應(yīng)變，并用動態(tài)規(guī)化理論處理數(shù)據(jù)，準確而又快速的評估了橋梁的使用狀態(tài)及壽命。1996年，美國海軍實驗研究中心研制了新墨西哥州I -10橋健康檢測系統(tǒng)，它由60個FBG傳感器組成，可實現(xiàn)動態(tài)與靜態(tài)應(yīng)變測量。

光纖傳感技術(shù)在巖土力學(xué)與工程中的應(yīng)用

巖土工程檢測具有長時效性、環(huán)境復(fù)雜、具有時空限制、施工環(huán)境制約等特點，其檢測工作一直是等待解決的難題。目前已有的常規(guī)的測試技術(shù)在長期的工程應(yīng)用中表明，滿足上述測試要求十分困難。而由于光纖傳感器體積小、質(zhì)量輕、不導(dǎo)電、反應(yīng)快、抗腐蝕等諸多優(yōu)良特性，使用它成為巖土力學(xué)工程的檢測工具成為學(xué)者們的研究對象。下面列舉一例成功應(yīng)用光纖傳感器檢測巖土工程的成功案例：

三峽大壩壩前水溫監(jiān)測

三峽大壩壩體內(nèi)部靠近上游面埋設(shè)有點式溫度計，因埋設(shè)點位于壩體內(nèi)，所測溫度與實際庫水溫度存在一定的差異。為了能更真實地反映庫水溫度的變化規(guī)律，長江科學(xué)院結(jié)合壩前水溫觀測的實際現(xiàn)狀，在左廠14-2壩段布設(shè)1條測溫垂線，采取光纖Bargg光柵溫度傳感器進行監(jiān)測，通過實際工程應(yīng)用，光纖Bargg光柵溫度傳感器測量水溫，可以滿足水溫監(jiān)測的要求，且與水銀溫度計直接測量水溫相比，結(jié)果較好。

光纖傳感技術(shù)在軍事上的應(yīng)用

光纖傳感技術(shù)在軍事上同樣應(yīng)用廣泛。光纖陀螺儀經(jīng)過30多年的發(fā)展，已經(jīng)廣泛應(yīng)用與民航機，無人機，導(dǎo)彈的定位和控制中。光纖水聽器可以用于船舶軍艦收集聲音，探測越來越先進的潛艇。且近幾年來，基于光纖傳感技術(shù)的光纖網(wǎng)絡(luò)安全警戒系統(tǒng)開始在邊防及重點區(qū)域防衛(wèi)中得到推廣應(yīng)用。目前，世界上發(fā)達國家使用的安全防衛(wèi)系統(tǒng)就是基于分布式光纖傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全防衛(wèi)技術(shù)。

石油和天然氣：油藏監(jiān)測井下的P / T傳感、地震陣列、能源工業(yè)、發(fā)電廠、鍋爐及蒸汽渦輪機、電力電纜、渦輪機運輸、煉油廠；

航空航天：噴氣發(fā)動機、火箭推進系統(tǒng)、機身；

民用基礎(chǔ)建設(shè)：橋梁、大壩、道路、隧道、滑坡；

交通運輸：鐵路監(jiān)控、運動中的重量、運輸安全；

生物醫(yī)學(xué)：醫(yī)用溫度壓力、顱內(nèi)壓測量、微創(chuàng)手術(shù)、一次性探頭。