行政院国家科学委员会专题研究计画成果报告.pdf

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1、行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告子計畫：光纖感測器於健康診斷與結構控制之應用(I)計畫類別：整合型計畫計畫編號：NSC93-2625-Z-002-030-執行期間：93年08月01日至94年07月31日執行單位：國立臺灣大學地震工程研究中心計畫主持人：張國鎮共同主持人：林詠彬報告類型：完整報告處理方式：本計畫可公開查詢中華民國94年11月15日行政院國家科學委員會補助專題研究計畫成果報告※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※光纖感測器於健康診斷與結構控制之應用※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※計畫類別：□個別型計畫□整合型

2、計畫計畫編號：NSC93-2625-Z-002-030執行期間：93年08月01日至94年07月31日計畫主持人：張國鎮本成果報告包括以下應繳交之附件：□赴國外出差或研習心得報告一份□赴大陸地區出差或研習心得報告一份□出席國際學術會議心得報告及發表之論文各一份□國際合作研究計畫國外研究報告書一份執行單位：國立台灣大學工學院土木工程學系中華民國94年10月31日1行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告光纖感測器於健康診斷與結構控制之應用計畫編號：NSC90-2625-Z-002-031執行期限：93年08月01日至94年07月31日主持人：張國鎮執行機構及單位名稱：國立

3、台灣大學工學院土木工程學系一、中文摘要建築物的健康診斷技術為一門新興之分析技術，主要用於日漸興起的高樓結構結構體之安全健康診斷技術包括非破物或超高樓結構物以及高科技廠房等，其壞檢測與數值模擬分析等技術，本研究研中高樓結構物或超高樓結構物關心的是地發之光纖感測器或光纖光柵感測器、光震與風力所造成之震動與危害，高科技廠纖之表層，經粗化、敏化後，於光纖房所關心的則是地震災害與微震所造成製表層鍍上金屬膜，該金屬膜可為鈍態程及成品之良率干擾問題。金屬，藉由鋼筋與該金屬膜之反應，光纖監測技術不論是通訊上之訊號傳而能於光纖變化光波長與光學性質，輸或作為感測元件，已成為新世紀非常重並透

4、過光纖之光學多工裝置形成監測要的科技，而且在龐大市場的誘因下，歐、網，以便構成光纖腐蝕感測器之裝置，美、日各國莫不投入相當的人力與物力進該裝置且可埋入於結構體或黏貼於結行開發研究。近年來已有許多不同感測機構體表面，以進行腐蝕與腐蝕所產生制的光纖感測器問世，而光纖光柵感測器之損害偵測，讓管理人員能夠迅速獲得監(FiberBraggGrating,FBG)提供多工及直接測資料並對特殊監測狀況做出適當的反應即時量測的功能，因為有上述之優點，在措施，以確保結構體的安全。近10年來成為許多領域所感興趣的感測研究題目。光纖光柵感測器對溫度與應變的關鍵詞：光纖感測器、結構安全反應，一

5、般來說可以量測0.1oC與小於1µε的解析能力，至於掃描取樣頻率約為100二、緣由與目的Hz，量測點高達250點以上，此外，BOTDR其量測範圍更可高達50公里以上，真正完天然災害防治和安全監測預警是為世成分佈式全光纖量測。界各國所重視的課題，以日本為例，日本中央政府各部會所進行之防災科技研究課三、研發設計原理題，涵蓋震災、風災、水災、火山災害、習用於土木結構物之鋼筋腐蝕偵測方雪災、火災、危險物品災害等之防治，另法，一般有電化學原理和渦電流原理，外也包括基礎性的地震相關之調查研究、都是利用對鋼筋通電，藉以量測鋼筋的火山爆發預測研究、各種災害發生機制及電磁場反應，當鋼筋發

6、生腐蝕時會有腐防災對策研究，結構物安全性研究等。日蝕生成物因而導致電磁場變化，以便判本政府每年花費於防災科技研究上之金額斷鋼筋腐蝕程度。電化學原理有關的感達378億至479億日圓之間，約合新台幣測儀器乃由諸如氯化銀(Ag/Cl)電極或甘95億至120億元。汞電極等感測器，依鋼筋腐蝕時所量測2的鋼筋腐蝕電位、鋼筋腐蝕電流、或是分佈式之量測方式與人員量測施工方鋼筋腐蝕速率，以判別鋼筋是否發生腐式，本文基於研究創新之精神與積極努蝕。上述所習用之感測器與量測方法，力研究，經多次之開發改良後，終於設首先需於土木結構物上用鋼筋探測器探計出本創作，其主要目的在於利用不同測鋼筋之確實位

7、置，以便於混凝土表面金屬之間的迦凡尼腐蝕(galvanic適當位置處鑽孔，利用電線接續於鋼筋corrosion)的原理，在光纖感測器或光纖上，並透過電線通微量電流於鋼筋，然光柵感測器的表層鍍上適當的鈍態金後將氯化銀(Ag/Cl)電極或甘汞電極等感屬，且該光纖腐蝕感測器或光纖光柵腐測器貼於混凝土表面，以進行鋼筋腐蝕蝕感測器可埋設於結構體內，可受到良之偵測。好的保護，當腐蝕環境發生時，即可藉然而，上述所習用電化學原理或渦由鋼筋與鍍膜金屬之迦凡尼腐蝕反應，電流原理，以偵測鋼筋腐蝕之過程中，與其所產生腐蝕生成物之大小、厚薄、首先利用鋼筋探測器進行