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分布式光纖應(yīng)變傳感技術(shù)及應(yīng)用


  來源: 中電儀器-中電科40、41所 時(shí)間:2016-05-06 作者:袁明 閆寶東 閆繼送
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2009年,周智等人利用BOTDA實(shí)現(xiàn)鋼絞線應(yīng)力全尺度監(jiān)測。郭彤等人利用BOTDA進(jìn)行了鋼筋錨固性能實(shí)驗(yàn)和混凝土梁受彎加載實(shí)驗(yàn)。軒元等人利用BOTDA技術(shù)監(jiān)測鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)變。廖軍等人在上海世博園浦西綜藝大廳改建工程中利用BOTDA實(shí)現(xiàn)施工全過程監(jiān)測。施斌等人進(jìn)行了灌注樁與預(yù)制樁的應(yīng)變、溫度分布測試。

2010年,甘宇寬等人利用BOTDR技術(shù)對混凝土中鋼筋銹蝕引起的混凝土膨脹進(jìn)行了監(jiān)測。何勇等人提出了一種將分布式應(yīng)變傳感光纖技術(shù)用于鋼筋混凝土中鋼筋應(yīng)力監(jiān)測的方法[96]。劉靜等人證明了BOTDA對裂縫的開展有很好的感知性能。沈圣等人提出一種基于BOTDA的結(jié)構(gòu)變形分布監(jiān)測方法。周智等人研制了支持BOTDR/BOTDA的復(fù)合智能筋,并驗(yàn)證了該系統(tǒng)的有效性。陳麗蓉依托上海虹橋交通樞紐工程,使用BOTDR測試了灌注樁的樁身應(yīng)力。賈喜鴿等人利用BOTDA技術(shù)搭建了打浦路隧道健康監(jiān)測系統(tǒng)。

2011年,張大偉利用BOTDR對高層建筑深基坑中的測斜管進(jìn)行了土體位移測試實(shí)驗(yàn)。楊莉等人利用BOTDR進(jìn)行了混凝土裂縫監(jiān)測實(shí)驗(yàn)。毛江鴻等人提出了一種新型埋入式長距離光纖傳感器,并利用BOTDA進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。路杰等人利用BOTDA對橋面預(yù)應(yīng)力箱形梁進(jìn)行了監(jiān)測。陳炳云等人列舉了嵩待高速公路隧道中BOTDR傳感器的鋪設(shè)方法。曹建梅、Wang Shuai等人對設(shè)計(jì)了一套基于BOTDR的隧道形變監(jiān)測系統(tǒng)。邱海濤等人在西南某隧道搭建了基于BOTDR的隧道監(jiān)測系統(tǒng)。

2012年后,何勇與姜帥等人提出了BOTDA結(jié)合斜交光纖組的裂縫監(jiān)測方法。周柏兵等人以BOTDR技術(shù)為基礎(chǔ),搭建了基坑型鋼變形監(jiān)測系統(tǒng)。王飛等人針對盾構(gòu)隧道橫斷面變形特點(diǎn),提出了一種基于分布式傳感技術(shù)的點(diǎn)式固定方法。

目前,國內(nèi)已經(jīng)有很多關(guān)于將分布式光纖應(yīng)變傳感器用于土木工程應(yīng)用的相關(guān)研究,包括不同用途下傳感光纜的鋪設(shè)方法、應(yīng)變數(shù)據(jù)的后期處理方法等問題也有了多種解決方案,分布式光纖應(yīng)變傳感器在土木工程領(lǐng)域中很多方向的應(yīng)用也得到了驗(yàn)證,但是作為一種誕生不久的新型傳感器,分布式光纖應(yīng)變傳感器要想在土木領(lǐng)域得到大規(guī)模應(yīng)用,還需要更多的努力。

3、在電力領(lǐng)域的應(yīng)用

電力行業(yè)作為社會(huì)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),是國家發(fā)展的命脈產(chǎn)業(yè)之一。電網(wǎng)建設(shè)與國家能源資源結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)布局、經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃和相關(guān)政策密切相關(guān),同時(shí)也與本國的能源資源條件、能源資源輸入可能性以及國家能源戰(zhàn)略安全等密切相關(guān),“智能電網(wǎng)”是當(dāng)今世界電力系統(tǒng)發(fā)展變革的最新動(dòng)向,并被認(rèn)為是21世紀(jì)世界電力系統(tǒng)的重大科技創(chuàng)新和發(fā)展趨勢。智能電網(wǎng)就是電網(wǎng)的智能化,它是建立在集成、高速、雙向通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上,將先進(jìn)的傳感和測量技術(shù)、先進(jìn)的設(shè)備和控制方法等有效結(jié)合,實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標(biāo),并優(yōu)化電網(wǎng)的運(yùn)行和管理。由于電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、分布面廣,網(wǎng)絡(luò)上存在著各種各樣的隱患,對系統(tǒng)內(nèi)各種線路、網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分布式監(jiān)測顯得尤為重要。如何實(shí)時(shí)監(jiān)測這些故障隱患,直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的生產(chǎn)安全與運(yùn)行穩(wěn)定。因此,國內(nèi)外許多專家學(xué)者探索用分布光纖傳感器網(wǎng)絡(luò)與電網(wǎng)相融合建立智能電網(wǎng),對電網(wǎng)中電纜的應(yīng)變狀態(tài)以及溫度狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測,實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)在線實(shí)時(shí)監(jiān)測與控制。

2009年,楊黎鵬針對海底電力電纜出現(xiàn)的故障,提出了采用BOTDR技術(shù)檢測電力電纜內(nèi)部溫度及所受外力的方法。李成林等人也提出了利用BOTDR傳感系統(tǒng)通過監(jiān)測電纜沿線應(yīng)力大小測量覆冰重量的輸電線路覆冰監(jiān)測方案。蔣奇與徐于超等人提出基于布里淵散射原理的分布式光纖傳感技術(shù)監(jiān)測電纜所受外力變化和監(jiān)測電纜內(nèi)部溫度變化的方案和方法。

2010~2013年,趙宏波與丁健等人提出了使用BOTDR測量多條光纜路由的方法。胡文侃等人設(shè)計(jì)了基于BOTDA技術(shù)的海底電纜監(jiān)測系統(tǒng)。滕玲等人采用BOTDA監(jiān)測技術(shù)對光纜中光纖的應(yīng)變進(jìn)行了監(jiān)測實(shí)驗(yàn)。吳飛龍與徐杰等人搭建了基于BOTDR技術(shù)的海纜本體狀態(tài)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測系統(tǒng)。

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