缠绕式光纤应变传感技术的研究(81页).rar

摘要
随着经济的发展，改善人们的工作和生活条件成为当前的紧迫任务，
因而发展智能建筑已被提上日程。在材料和结构的制作过程中，将传感元
件和驱动元件埋入其中。传感元件可对结构的状态参数，如应力、应变、
温度、损伤程度等，进行实时测量和监控；驱动元件则根据需要对结构的
状态做出必要的调节或控制，由此保证结构安全运行并始终工作在最佳状
态。光纤应变传感器可以改进传统电测手段的缺点和局限性，并且具有属
于自身的优良属性，所以在应变分析和工程结构安全监测等领域得到了广
泛的应用。
本文在分析研究了现有的光纤应变传感技术的基础上，提出了基于光
时域反射技术的缠绕式光纤应变传感系统。论文的主要研究内容如下：对
缠绕式光纤应变传感系统的光纤损耗进行了理论分析，并建立了光纤缠绕
损耗的数学模型；设计了一种基于光纤螺旋缠绕方案的分布式光纤应变实
验测量系统，并对影响光纤螺旋缠绕传感过程中产生的初始光损耗因素进
行了理论和试验研究，得到了相应的关系曲线；对传感光纤的要求、光纤
上传感点的布设方案以及最大传感点数目的估算等问题进行了分析研究；
实验研究了缠绕直径、缠绕螺距的变化对光纤传感灵敏度的影响，并对传
感器的重复性进行了实验。
研究结果表明，所设计的光纤应变传感系统具有良好的线性度和重复
性，从而为其在土木工程中的使用提供了理论基础。
关键词缠绕式光纤应变传感器；光纤弯曲损耗；初始损耗；分布式光纤传
感；光时域反射计




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