光纖光柵傳感技術(shù)及其在交通工程中的應(yīng)用

光纖光柵傳感技術(shù)及其典型應(yīng)用2目錄123光纖光柵傳感技術(shù)光纖光柵傳感技術(shù)的典型應(yīng)用4公司簡介光纖光柵傳感技術(shù)優(yōu)缺點3光纖光柵傳感技術(shù)光纖光柵傳感技術(shù)14報告主要內(nèi)容基于光纖傳感技術(shù)的光纖光柵5認(rèn)識光纖芯區(qū)包層涂覆層光纖是光柵的載體，光纖由纖芯、包層和涂覆層組成。由于各層的折射率不一樣，使光線束縛在芯區(qū)傳輸。折射率剖面6光纖光柵結(jié)構(gòu)示意圖柵區(qū)涂敷層包層

光柵是在纖芯折射率基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)制，使芯區(qū)折射率呈周期性增大。7光纖光柵發(fā)展歷程1978年，加拿大的Hill制作出第一根光纖光柵1989年，美國的Meltz發(fā)明了紫外側(cè)寫入技術(shù)，為產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

1989年，美國的Morey研制出光纖光柵的應(yīng)變與溫度傳感器

2003年光纖光柵傳感技術(shù)在我國興起

2009年上海啟鵬吸納國內(nèi)光柵傳感優(yōu)秀團(tuán)隊組建光纖光柵傳感部門8光纖光柵工作原理FBG最大的特點就是將某一特定波長的光反射回去。9光纖光柵反射峰位置FBG:lengthPeriod

被反射的波長纖芯的有效折射率光柵周期反射波長所要滿足的條件：10光纖光柵溫度/應(yīng)變特性光纖光柵Bragg波長會隨溫度/應(yīng)變的變化而變化典型值：溫度系數(shù)0.011nm/℃應(yīng)變系數(shù)0.001nm/με11光纖光柵傳感原理例如在測溫度時，如果信號處理器檢測到的光柵中心波長變化了0.011nm，則我們知道溫度大約變化了1℃12光纖光柵傳感技術(shù)優(yōu)缺點光纖光柵傳感技術(shù)優(yōu)缺點213光纖光柵技術(shù)優(yōu)勢一：傳輸距離長傳感器接口典型傳輸距離4-20mA100米RJ45網(wǎng)線100米RS232100米RS485總線1.5KmProfibus總線1.2Km弦式讀頻類1Km–3Km光纖光柵傳感器30Km光纖收發(fā)器10Km-40Km14光纖光柵技術(shù)優(yōu)勢二：現(xiàn)場無源工作傳感器工作——現(xiàn)場需要供電信號接口轉(zhuǎn)換——現(xiàn)場需要供電解決野外供電并不比安裝傳感器省心（1）高壓變壓，經(jīng)過開關(guān)電源供電。（2）信號電纜夾帶電源線，距離短。（3）太陽能蓄電池，維護(hù)難，可持續(xù)性差。光纖光柵——現(xiàn)場無需供電15光纖光柵技術(shù)優(yōu)勢三：電絕緣本質(zhì)安全易燃易爆場合耐壓等級高野外防雷擊無電磁輻射16光纖光柵技術(shù)優(yōu)勢四：環(huán)境適應(yīng)性好傳統(tǒng)手段：電子元器件老化、失效耐高溫、高濕性差耐腐蝕性差光纖光柵：傳感器機(jī)械封裝17光纖光柵技術(shù)優(yōu)勢五：容量大單套設(shè)備：可多達(dá)128路光接口每路可接10~20只傳感器單套設(shè)備可接入1000只不同類型傳感器混合接入采集頻率同步1s完成18光纖光柵技術(shù)優(yōu)勢五：系統(tǒng)簡單19光纖光柵監(jiān)測技術(shù)缺點測點少的項目平攤成本較高；光纖接續(xù)和操作對人員要求高；測試精度沒有優(yōu)勢；

20光纖光柵傳感技術(shù)典型應(yīng)用光纖光柵傳感技術(shù)典型應(yīng)用321光纖光柵應(yīng)用領(lǐng)域隧道石化電力22光纖光柵應(yīng)用領(lǐng)域橋梁隧道地質(zhì)鋼結(jié)構(gòu)23光纖光柵產(chǎn)品在隧道中的應(yīng)用24光纖光柵產(chǎn)品在油罐群中的應(yīng)用25光纖光柵產(chǎn)品在電力行業(yè)中的應(yīng)用26光纖光柵傳感系統(tǒng)在橋梁中的應(yīng)用27橋梁監(jiān)測對象及手段監(jiān)測分類監(jiān)測手段橋梁形變監(jiān)測光纖光柵位移傳感器光纖光柵傾斜傳感器光纖光柵沉降傳感器橋梁振動監(jiān)測光纖光柵加速度傳感器橋墩滲流監(jiān)測光纖光柵土壓計光纖光柵滲壓計橋梁應(yīng)變監(jiān)測光纖光柵應(yīng)變傳感器光纖光柵鋼筋計光纖光柵索力計溫度監(jiān)測光纖光柵溫度計28光纖光柵傳感系統(tǒng)在隧道中的應(yīng)用29隧道健康監(jiān)測對象和手段序號監(jiān)測對象監(jiān)測手段1隧道襯砌應(yīng)力監(jiān)測光纖光柵應(yīng)變傳感器（埋入、表安）2隧道伸縮縫、病害縫隙監(jiān)測光纖光柵位移傳感器3隧道巖石壓力監(jiān)測光纖光柵土壓計4隧道滲漏監(jiān)測光纖光柵滲壓計5隧道拱頂下沉光纖光柵離層儀6隧道錨桿軸力、邊坡支護(hù)錨桿力監(jiān)測光纖光柵智能錨桿、光纖光柵錨桿壓力環(huán)7隧道圍巖內(nèi)部位移光纖光柵多點位移計8隧道收斂光纖光柵收斂計9隧道溫度監(jiān)測（火災(zāi)）光纖光柵溫度傳感器30光纖光柵傳感系統(tǒng)在大壩中的應(yīng)用31大壩監(jiān)測對象和手段序號監(jiān)測對象監(jiān)測手段1浸潤線、滲流監(jiān)測光纖光柵滲壓計2壩體表面位移光纖光柵位移計光纖光柵離層儀3壩體內(nèi)部位移光纖光柵測斜計光纖光柵土體位移計4邊坡支護(hù)錨桿光纖光柵錨桿壓力環(huán)5水位監(jiān)測光纖光柵滲壓計6支護(hù)應(yīng)力監(jiān)測光纖光柵應(yīng)變計，智能錨桿7溫度監(jiān)測光纖光柵溫度計32光纖光柵傳感系統(tǒng)在邊坡中的應(yīng)用33邊坡健康監(jiān)測解決方案34光纖光柵傳感系統(tǒng)在鋼結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

35光纖光柵溫度傳感器36光纖光柵表按應(yīng)變傳感器37光纖光柵埋入傳感器38光纖光柵位移傳感器39光纖光柵鋼筋計40光纖光柵FRP智能筋41光纖光柵加速度傳感器42光纖光柵滲壓計43光纖光柵土壓計44光纖光柵位移傳感器45光纖光柵索力計46光纖光柵沉降傳感器（靜力水準(zhǔn)儀）47光纖光柵錨桿壓力傳感器48光纖光柵離層儀49光纖光柵測力錨桿50光纖光柵信號處理器主要技術(shù)指標(biāo)通道1～64掃描頻率1Hz、100Hz、1000Hz

精度５ｐｍ分辨率１ｐｍ輸出信號接口電源供電220VAC2A輸出信號接口無源觸點、RS232/485、USB、網(wǎng)口電源供電220VAC2A51光纖光柵便攜式解調(diào)儀項目指標(biāo)通道數(shù)1~4波長范圍C波段（1525nm~1565nm）重復(fù)性5pm(典型)分辨率1pm掃描頻率1~100Hz連接形式FC/APC電源供電內(nèi)置電池8小時輸出信號接口USB網(wǎng)口工作溫度0℃～40℃尺寸（長×寬×高）220mm×150mm×70mm52隧道消防及安全監(jiān)測軟件界面53橋梁健康監(jiān)測軟件界面54蘇州河提防位移變形監(jiān)測軟件界面55礦山礦壓監(jiān)測軟件界面56公司簡介公司簡介457公司介紹上海啟鵬工程材料科技有限公司是海川股份在上海的技術(shù)研發(fā)中心和產(chǎn)業(yè)化基地。公司致力于光纖光柵智能材料和系統(tǒng)的技術(shù)開發(fā)和推廣應(yīng)用，產(chǎn)品系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各種行業(yè)。公司于2008年通過SGS公司ISO9001體系認(rèn)證，2009年獲得上海市專利培育企業(yè)和上海市高新技術(shù)企業(yè)證書，2010年被評為上海市科技小巨人培育企業(yè)。58公司競爭力和優(yōu)勢一流的生產(chǎn)基地、研發(fā)基地、光纖光柵傳感器生產(chǎn)線注冊資金：3017萬RMB（1994年）廠房：占地30余畝，其中建筑面積23000平方米59公司競爭力和優(yōu)勢《土木用光纖光柵溫度傳感器》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定者《土木用光纖光柵應(yīng)變傳感器》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定者通過沈陽國家消防電子產(chǎn)品質(zhì)量檢驗中心檢驗認(rèn)證業(yè)內(nèi)唯一產(chǎn)品和系統(tǒng)通過MA礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志中心認(rèn)證60公司競爭力和優(yōu)勢礦用光纖光柵監(jiān)測系統(tǒng)獲2013年度國家新產(chǎn)品榮譽礦用光纖光柵監(jiān)測系統(tǒng)獲得上海市高新技術(shù)成果轉(zhuǎn)化61公司競爭