基于光纤光栅技术的围护结构渗漏检测方法--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

基于光纤光栅技术的围护结构渗漏检测方法

发表时间：2021/4/26 来源：《建筑科技》2021年2月上作者：李娜

[导读] 基于我国早前科技落后的国情，我国在工程结构维护和渗漏检测方面确实是不足的。为了解决这方面的问题，像调水工程中的玻璃钢夹砂管（RPMP）多次爆裂、土石坝渗流水和混凝土面板堆石坝渗漏这些问题，我国加强了对光纤光栅方面的技术研究，同时这种技术得到了广泛的应用。本文对以光纤光栅技术为基础的围护结构渗漏检测的方法进行了探讨。

中铁二十五局集团第五工程有限公司李娜

【摘要】基于我国早前科技落后的国情，我国在工程结构维护和渗漏检测方面确实是不足的。为了解决这方面的问题，像调水工程中的玻璃钢夹砂管（RPMP）多次爆裂、土石坝渗流水和混凝土面板堆石坝渗漏这些问题，我国加强了对光纤光栅方面的技术研究，同时这种技术得到了广泛的应用。本文对以光纤光栅技术为基础的围护结构渗漏检测的方法进行了探讨。
【关键词】光纤光栅技术围护结构渗漏检测应用广泛
[ Abstract ] Based on China's earlier backward science and technology situation, China's engineering structure maintenance and leakage detection is indeed inadequate. In order to solve these problems, such as repeated bursting of glass fiber reinforced plastic sand pipe (rpmp) in water transfer project, seepage of earth-rock dam and leakage of concrete face rockfill dam, our country has strengthened the technical research of fiber grating. At the same time, this technology has been widely used. In this paper, the leakage detection method of envelope based on fiber Bragg grating technology is discussed.
[ Keywords: ] fiber Bragg grating technology envelope leakage detection is widely used.
        一、光纤光栅技术的历史
        （一）光纤光栅技术原理
        光纤光栅应用原理是通过光线中的光敏性，激光掺杂光纤，使得光纤的折射率随着光的强度，在空间中形成不同变化。种类很多，主要是Bragg光栅和透射光栅两类。光栅就是纤芯内部形成的一个相空间，为纤芯内部形成较为狭窄的反射镜、滤波器。采取波长编码，利用光纤材料于其纤芯上产生周期性或非周期性的折射变化，同时以温敏材料覆盖光纤外表面，温敏材料会受温度影响，进而影响折射率。就是用光纤传输中的光波的振幅、相位、波长等特征。工作原理就是基于光纤光调制效应，外界因素改变时，传光也会相应变化。
        （二）该技术发展历程
        光纤光栅研究于加拿大渥太华通信研究中心学者通过石英光纤进行光敏反应制出第一支光纤光栅问世，时间1978年。当时，研究中心的HILL等人第一次于掺锗石英石光纤中发现其光敏性，以氩离子激光器采用驻波法制成世界首只光纤光栅。十一年后，美国联合技术研究中心的研究使得光纤光栅的制造技术进一步发展，布拉格光栅问世；之后Lemaire等人的研究使得光纤的光敏性大大提高，还有华南师范的杜卫冲，清华大学的李营，南京大学的杨刚等人对光纤光栅技术发展做出了巨大的贡献。其中光纤芯区含有氢分子的光纤会拥有更加优异的光敏性，以铝材料封装的光纤光栅在做传感器时灵敏度更高。加入固定波长的参考光栅可以削弱滤波器腔长变化的影响，新的光纤光栅调解系统稳定度更高，分辨率也更高。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

光纤光栅传感器作为上世纪九十年代光线传感器领域的最主要发明，可靠、测量精密、抗电磁，对应变、应力、温度、振动、压力、电压以及一些化学量可以进行精确地测量。后面还有可以精确测量ArF准分子激光器腔内温度的光纤光栅传感器和倾斜光纤光栅传感器。前者为准分子激光器工作时的散热问题提供了解决方案，因为其具有良好的抗腐蚀性，可以对激光器腔内温度进行实时监控；后者基于光栅条纹和光纤法线存在一定角度，以特殊的结构设计、生物化学材料修饰和物理组合，可以在物理、机械、电磁、生物、医学、化学传感量的测量上进一步精确精密。最后，光纤光栅传感器在制造方法、表面钢管的材料、导热胶的材质等一些细节处理上也是在不断发展进步。光纤光栅传感器整体在一个个大大小小的进步中不断的向前发展着。
        二、光纤光栅技术的优点
        基于光纤布拉格光栅写制技术研究可以知道，光纤光栅曝光能量大、预拉力大，同时在脉冲频率和曝光时间的方面也是表现非常好,性能非常优异。同时，其具有非传导性，对被介质影响小，具有抗腐蚀和抗电磁的特性；与光纤连接容易、损耗低、光谱特性好、可靠。再就是结构简单、体积小、重量轻、适用多种场合，测信息波长编码，灵敏度和分辨率高。当然其最主要的是可靠性强、测量的精度密度高。
        三、该技术的应用现状
        就目前而言，光纤光栅技术已经被广泛的应用了。从广度来说，光纤光栅技术被应用到了多个行业。由于光纤光栅对温度测量的精确可行性和良好的抗电磁性，光纤光栅传感器被应用于电力设备和高压开关柜隔离触头断路器、线夹、隔离刀闸、阻波器等等，在电力系统方面有较多的应用；以及在航天行业检测航天器中飞行器的各种状态；同时还有土木工程行业中、石油工业行业中、医学领域中的应用。从深度上说，其本身开发成本低，体积小，稳定性高，在传感器领域的应用性能优异，光纤光栅传感器直接调制其传感信号光波波长，复用能力强，因此远远要优于普通光纤传感器。还有光栅是有选择性的、是能够调节一个脉冲的不同渡越时间的。一个简单的补偿方案就可以矫正单个光信道中的色散，去做延时险补偿色散。可以用在wdm中或是信号解复用又或是把其余的色散补偿光栅堆积到不同位置。光纤光栅技术几乎在各个行业中几乎有着无可替代的地步。再之，科学家们对光纤光栅技术研究满怀希望，此技术发展的未来前景非常好，也会不断发展，被更进一步应用于各个行业之中。
        【结论】
        本文基于光纤光栅技术目前于围护结构渗漏检测方法的广泛地、深度地应用，谈到了光纤光栅的由来和发展历史，从其原理谈及该技术的优点，进而对其应用现状进行了谈及。光纤光栅本身材料性质好，有着非常大的优势，具有巨大的研究和应用的发展空间，同时科学家对这方面的研究也是十分地热衷。所以基于光纤光栅技术的围护结构渗漏检测方法会更加完善进步。
【参考文献】
1、余刚光纤光栅原理以及相关温度传感器的设计和特点【J】中国新通信(2-3)
2、陈卓康光纤光栅传感器发展及应用    【J】《山东工业技术》（20-22）
3、洪斌刍议光纤温度传感器的工作原理及应用【J】电子世界（24-26）
4、郭团，刘甫，邵理阳倾斜光纤光栅传感器   【J】应用科学报(45-46)
5、姜暖孙雅琴王旺光纤布拉格光栅写制技术研究【J】数字信息技术（50）
6、马强光纤光栅传感技术应用研究合作经济与科技（51-55）
7、龙进多模光纤光栅技术应用研究   【J】中国科技博览（59-62）（63-68）