基于光纤Bragg光栅的古建筑结构健康监测技术研究

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1、第28卷第1期传感技术学报Vo1．28No．1CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORS2015年1月Jan．2015ResearchofStructureHealthMonitoringTechnologyforAncientArchitectureBasedonFBGRENXiaofang，JIADong，ZHAOHui，WANGGao，ZHANGZhiwei(1．NationalKeyLaboratoryForElectronicMeasurementTechnology，KeyLaboratoryofInstrument

2、ationScienceandDynamicMeasurementMinistryofEducation，Taiyuan03005I，China；2．TaiyuanBranchofChinaTelecom，Taiyuan030012，China)Abstract：Ancientarchitecturehasthegreatvalueofhistory，culture，artandscienceresearch．Astructuralhealthmonitoringsystemforancientarchitecturewasdesigned，whichco

3、mbinedM-Zinterferometerdemodulationtechniquebasedon3x3couplerandLabVIEW．Itrealizesthefunctionsofdatacollectionfrominterferometer，pro—cessing，storage，waveformdisplay，variationtrackingdisplay，spectralanalysisandwarning．Thesystemcannotonlyavoidtheinfluenceofchangeoflightsourceintensi

4、tyandinterferencefringecontrastonthemeasurementresults，butalsohastheadvantagesofsimpleoperation，lowequipmentcost．TheexperimentoffiberBragggratingstrainsensorwasdesignedtotestsystemperformance．Theresultsshowagoodlinearrelationshipbetweenphasechangeandstrain．themeasurementerroris1．4

5、％．Keywords：FBG；structuralhealthmonitoring；ancientarchitecture；LabVIEW；symmetrydemodulation；M—Zinter—ferometer；strainEEACC：7230E：7210doi：10．3969／j．issn．1004—1699．2015．01．007基于光纤Bragg光栅的古建筑结构健康监测技术研究术任小芳，贾栋，赵辉，王高，张志伟(1．中北大学电子测试技术国家重点实验室，仪器科学与动态测试教育部重点实验室，太原0300512．中国电信太原分公司，太原030012

6、)摘要：古建筑具有极其宝贵的历史、文化、艺术和科学研究价值。通过基于3×3耦合器的M—z十涉解调技术和LabVIEW相结合的方法，设计了古建筑结构健康监测系统，实现了干涉仪信号的采集、处理、保存、波形显示和变化量的跟踪显示、频谱分析、预警等功能，不仅能够避免光源强度与干涉条纹对比度变化对测量结果的影响，而且操作简单，设备成本低。设计了光纤光栅应变传感实验测试系统性能，结果表明相位变化与应变呈良好的线性关系，测量误差为1．4％。关键词：光纤光栅；结构健康监测；古建筑；LabVIEW；对称解调；M-Z干涉仪；应变中图分类号：TN212；TP311文献标识码：A

7、文章编号：1004-1699(2015)01-0034-05光纤光栅传感作为一种新型的传感技术，由于测方面，其中一个重要的原因就是传统的监测方法其灵敏度高，动态范围大，抗干扰能力强，重量轻，体在精度、稳定性和直观显示方面达不到理想的效果，积小等诸多优点J，已被广泛应用于桥梁、大坝等并且操作复杂，设备成本高。诸多土木工程领域。目前，应用于古建筑上的结构基于3x3耦合器的M—z干涉解调技术具有结健康监测系统相对较少l2J。2004年，史学涛等采构稳定、可靠，测量动态范围大，探测灵敏度高等优用光纤光栅应变传感器监测“上海大世界”的结构点。为了实现古建筑结构健康的

8、实时监测，掌握古裂缝。2005年，陆铮为了解上海市“沉香阁”木结构