基于啁啾布拉格光纤光栅(CFBG)的混凝土磨蚀监测方法.pdf

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1、水利水电技术第48卷2017年第1期基于啁啾布拉格光纤光栅(CFBG)的混凝土磨蚀监测方法徐颖1，王帅1，潘永庆3，夏开文1'2(1．天津大学水利仿真与安全国家重点实验室及建筑工程学院，天津300072；2．多伦多大学土木工程系，加拿大多伦多M5S1A4；3。中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林长春130021)摘要：提出了一种基于啁啾布拉格光纤光栅(CFBG)的混凝土磨蚀监测方法，其基本工作原理在于光纤光栅长度会随着混凝土磨蚀的发生而同步变短，从而引起光栅反射光谱带宽变窄，继而利用光纤光栅的相关理论计算得到混凝土磨蚀深度。同时，还描述

2、了一种计算混凝土磨蚀深度的简单算法，并通过对比试验验证传感器测试的精度。试验结果表明：对于单点的磨蚀深度测量结果，该方法的测量精度可达到亚毫米级别，可应用于水工建筑物表面磨蚀状态的实时监测。关键词：啁啾布拉格光栅光纤；混凝土；磨蚀深度；耦合模理论；传输矩阵法；最小二乘法doi：10．13928／j．cnki．wralle．2017．叭．013中图分类号：TPl2．1文献标识码：A文章编号：1000一0860(2017)01．0067一06A出rped6beropticBragggrating．basedcO眦reteabrasionmoI

3、litoringmethodXUYin91，WANGShuail，PANYongqin93，XIAKaiwenl，2(1．Sta【eI畸IJab0唧ofHydraulicErl舀n删iIlgSiH“撕onaIld‰t)r，Sc}100lofCi、，ilE姆neeriIlg，7n舭jinUIli、惴畸，7ri刮in3(X舰，C}1i11a；2．DepanmentofCivilEn舀neering，UniversityofToromo，Toronto，ONM5S1A4，CaIlada；3．ChinaWaterNortlleastemInves

4、tigation，Desi印&ResearchCo．，Ltd，Changchun130021，Jilin，China)Abstract：AchirpedfiberBmgg铲ating(FBG)_basedconcreteabrasionmonitoringmethodisputforwardherein，ofwhichtheworkingprincipleisthattllelen鲈h0fthefibergratingcanbeshortenedsimultaneouslyalongwiththeoccuⅡenceofconcreteab

5、m—sion，andthenleadtllebandwidthoftherenected1培htspectmmtobenarrowedaccordindy，thusobtainthedepthoftllecon—creteabrasionf如mthecalculationinaccordancew汕therelevamtheoryof肺erBragggmting．Simultalleously，asimplea190-dthmforcaiculatingthedepth0ft王leconcreteabrasionisdescribedan

6、dthetestingaccuracyofthesensorisVeri矗edt11mughthecomp啪tivetestconcemedaswell．Thetestresultshowsthatthemeasuredaccuracy0fthismethodcanreachtothelevelofsub·miUimeterfortheresuhoftlleabrasionmeasuringonasin西epoint，thusitcanbeappliedtothereal-timemonitoringofthesⅥ_faceabrasio

7、nstatusofhydrauhcstnlcture．Keywords：chirpedfiberopticBragggrating；concrete；depth0fconcreteabrasion；coupledmodetheory；traJlsfe卜matrixmeth—od；leastsquaremethodO引言随着我国国民经济的飞速发展，电力能源的需求收稿日期：基金项目：作者简介：日益提高，我国先后兴建了大量大型的水利水电工程。尽管我国水量资源储量丰富，但含沙量较大。据统计，国内年平均输沙量超过l000万t的河流多达2016．05

8、．24国家重点基础研究发展计划(“973”项目)“高碾压混凝土坝全寿命周期性能演变机理与安全控制”(2013cB035900)；天津市自然科学基金重点项目(13JcYBJG40600)徐颖(1