重大工程結(jié)構(gòu)(如隧道、橋梁和水壩等)的安全監(jiān)測一直是國內(nèi)外工程領(lǐng)域廣泛關(guān)注的重要研究課題。其常規(guī)監(jiān)測技術(shù)多以點式電測方式為主,而用于應變測量的傳感元件主要為電阻應變片和鋼弦計,但電阻應變片發(fā)生的零點漂移會使其長期測試結(jié)果失真嚴重;鋼弦計的靈敏度較好,但因鋼弦絲長期處于張緊狀態(tài),蠕變對其影響較大。此外,常規(guī)的電類傳感器普遍存在壽命短、測量易受環(huán)境影響、易受電磁干擾、不能進行實時在線監(jiān)測和不能實現(xiàn)分布測量等缺點。但工程結(jié)構(gòu)的漸變性決定監(jiān)測系統(tǒng)不僅應具備高精度和長期穩(wěn)定性,而且要求實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性以及惡劣條件下測讀數(shù)據(jù)的可靠性。由此可見,常規(guī)的電類傳感器已逐漸不能滿足對重大工程結(jié)構(gòu)安全的長期監(jiān)測要求。
光纖傳感技術(shù)是繼電測技術(shù)之后的新型傳感技術(shù)。以光波為載體,光纖為媒質(zhì),具有抗電磁干擾、動態(tài)響應快、靈敏度和測試精度高、耐久性強及可實現(xiàn)遠距離實時監(jiān)測等優(yōu)點,一些技術(shù)還可對結(jié)構(gòu)進行分布式測量。這些優(yōu)點決定其在工程結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測方面具有很強的競爭力,并在航空航天、船舶、 電力、橋梁、堤壩、邊坡和隧道等工程結(jié)構(gòu)及巖土工程的監(jiān)測與診斷中獲得廣泛研究與應用。
準分布式光纖監(jiān)測技術(shù)的優(yōu)點及作用:
相較于傳統(tǒng)的常規(guī)傳感器,近幾年發(fā)展非常迅速的準分布式傳感光纖具有顯著的優(yōu)勢:有良好的耐久性、抗電磁干擾能力,特別是能夠?qū)ρ毓饫w連續(xù)分布的環(huán)境信息和物理參量進行傳感并加以定位,從而實現(xiàn)大范圍的連續(xù)監(jiān)測。由于傳感光纖的耐久性,除施工期和竣工期起到檢測、監(jiān)測功能外,運營期仍可繼續(xù)監(jiān)測結(jié)構(gòu)損傷,評價和診斷結(jié)構(gòu)健康狀況并做出相應的維護決策。適合長期實時監(jiān)測土木工程結(jié)構(gòu)。