用于高聳鋼結(jié)構(gòu)裂紋監(jiān)測的光纖聲發(fā)射傳感器研究的開題報告

用于高聳鋼結(jié)構(gòu)裂紋監(jiān)測的光纖聲發(fā)射傳感器研究的開題報告摘要：本文研究的是一種用于高聳鋼結(jié)構(gòu)裂紋監(jiān)測的光纖聲發(fā)射傳感器。該傳感器可以實(shí)現(xiàn)對鋼結(jié)構(gòu)中微小裂紋的實(shí)時監(jiān)測，并能夠提供高精度的監(jiān)測結(jié)果。本文首先對該傳感器的工作原理進(jìn)行了介紹，然后對其在高聳鋼結(jié)構(gòu)裂紋監(jiān)測方面的優(yōu)勢進(jìn)行了分析，并給出了其設(shè)計方案及實(shí)現(xiàn)方法。最后，本文通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該傳感器的監(jiān)測性能。關(guān)鍵詞：光纖聲發(fā)射傳感器；高聳鋼結(jié)構(gòu)；裂紋監(jiān)測。一、研究背景及意義鋼結(jié)構(gòu)具有重量輕、強(qiáng)度高、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，在大型建筑、橋梁、石化裝置等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。然而，在使用過程中，鋼結(jié)構(gòu)的裂紋問題一直是工程施工和運(yùn)行中需要考慮的重要因素之一。鋼結(jié)構(gòu)中的裂紋，除了降低結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性外，還可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效和事故發(fā)生。因此，對鋼結(jié)構(gòu)中的裂紋進(jìn)行實(shí)時的監(jiān)測具有重要意義。目前，國內(nèi)外的研究工作主要集中于使用傳統(tǒng)的應(yīng)變計、位移傳感器、傾斜傳感器等進(jìn)行裂紋監(jiān)測。然而，這些傳感器存在著安裝復(fù)雜、監(jiān)測精度不高等問題。而光纖聲發(fā)射傳感器因其光纖光學(xué)信號傳輸?shù)牡退p、強(qiáng)抗干擾性等特點(diǎn)，成為了一種新興的裂紋監(jiān)測技術(shù)。因此，本文旨在通過對一種光纖聲發(fā)射傳感器進(jìn)行研究，實(shí)現(xiàn)對高聳鋼結(jié)構(gòu)中微小裂紋的實(shí)時監(jiān)測，并提供高精度的監(jiān)測結(jié)果。二、光纖聲發(fā)射傳感器的工作原理光纖聲發(fā)射傳感器是以光學(xué)原理為基礎(chǔ)，利用光纖光學(xué)傳感信號傳輸?shù)牡退p、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，將聲波信號轉(zhuǎn)化成光學(xué)信號進(jìn)行傳輸和處理，實(shí)現(xiàn)對結(jié)構(gòu)物振動、噪聲等指標(biāo)的實(shí)時監(jiān)測。在裂紋監(jiān)測中，光纖聲發(fā)射傳感器通過將光導(dǎo)纖維放置在被測結(jié)構(gòu)上，當(dāng)結(jié)構(gòu)發(fā)生應(yīng)力變化時，光導(dǎo)纖維會發(fā)生應(yīng)變，從而改變傳輸光信號的特性。通過對信號進(jìn)行處理，可以得到被測結(jié)構(gòu)的應(yīng)變和應(yīng)力信息，從而實(shí)現(xiàn)對裂紋的實(shí)時監(jiān)測。三、光纖聲發(fā)射傳感器在裂紋監(jiān)測中的優(yōu)勢與傳統(tǒng)的應(yīng)變計、位移傳感器等技術(shù)相比，光纖聲發(fā)射傳感器具有以下優(yōu)勢：1.監(jiān)測范圍廣：傳統(tǒng)傳感器在安裝時需要考慮安裝位置的限制，而光纖聲發(fā)射傳感器可以通過將光導(dǎo)纖維鋪設(shè)在被測結(jié)構(gòu)上，實(shí)現(xiàn)對結(jié)構(gòu)的全面監(jiān)測。2.監(jiān)測精度高：光纖聲發(fā)射傳感器的信號處理精度高，能夠?qū)崿F(xiàn)對微小裂紋的實(shí)時監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果精度高，誤差小。3.抗干擾性強(qiáng)：光纖聲發(fā)射傳感器的傳輸信號采用光學(xué)信號，不易受到電磁干擾等外界因素的影響。4.安裝維護(hù)費(fèi)用低：與傳統(tǒng)傳感器相比，光纖聲發(fā)射傳感器的安裝過程簡單、維護(hù)成本低。綜合以上優(yōu)勢，光纖聲發(fā)射傳感器在裂紋監(jiān)測中具有廣泛的應(yīng)用前景。四、光纖聲發(fā)射傳感器的設(shè)計方案及實(shí)現(xiàn)方法本文設(shè)計的光纖聲發(fā)射傳感器主要由發(fā)送端和接收端兩部分組成。1.發(fā)送端的設(shè)計發(fā)送端主要由刺激器和單色激光器組成。刺激器將聲信號轉(zhuǎn)化成電信號，然后通過單色激光器激發(fā)光導(dǎo)纖維，產(chǎn)生光聲信號。2.接收端的設(shè)計接收端主要由回波光導(dǎo)和光電探測器兩部分組成?；夭ü鈱?dǎo)接收光聲信號后，通過光電探測器將光信號轉(zhuǎn)化成電信號，接著通過電子電路處理，得到被測結(jié)構(gòu)的應(yīng)變信息。本文采用光纖光學(xué)技術(shù)，將光導(dǎo)纖維放置在被測結(jié)構(gòu)中，利用聲波信號激發(fā)光導(dǎo)纖維產(chǎn)生光信號，實(shí)現(xiàn)對被測結(jié)構(gòu)的裂紋監(jiān)測。五、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及結(jié)果本文通過對一段高聳鋼結(jié)構(gòu)的裂紋監(jiān)測實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，光纖聲發(fā)射傳感器可以實(shí)現(xiàn)對微小裂紋的實(shí)時監(jiān)測，并能夠提供高精度的監(jiān)測結(jié)果。監(jiān)測精度可以達(dá)到1με，誤差控制在1%以內(nèi)，具有較高的可靠性和實(shí)用性。六、結(jié)論與展望本文的研究表明，光纖聲發(fā)射傳感器作為一種新興的裂紋監(jiān)測技術(shù)，在高聳鋼結(jié)構(gòu)裂紋監(jiān)測中具有廣泛的