光纤光栅应用.docx

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1、摘要地下工程施工对周围环境包括地面临近建筑物、道路、和既有地下工程的影响是地下空间开开发利用所面临的关键问题。为确保施工安全，对地下工程的安全和稳定状态进行监测、评估和预测以趋利避害，已成为地下工程发展的迫切要求。地下工程监测目前广泛采用的常规监测技术和传统电传感器采集数据的方法不仅监测范围小、效率低，且有限的测点难以反映目标系统的整体情况；同时，监测数据容易受到外界环境中各类不利因素的影响，无法保证数据的准确性与长期稳定光纤Bragg光栅(FBG)是20世纪90年代发展起来的一种新型全光纤无源器件利用其可制成多种传感器，如温度、应变、应力、压强等传感器。近年来，FBG传感技术以其独

2、特优势逐渐应用于结构、岩土等领域，但多为长期健康监测，其在施工过程的应用罕见。本文通过室内试验分FBG传感器的优势,并通过实际隧道工程施工的应用，为FBG传感技术在地下工程施工监测中的推广应用提供一定的技术依据。关键词：光纤光栅隧道火灾监测目录（一）光纤光栅在隧道中应用2（二）光纤光栅隧道消防系统32.1隧道消防系统原理32.2响应阶段42.3环境适应能力4（一）光纤光栅在隧道中应用　光纤光栅隧道结构监测系统具有现场不供电、传输距离远、免受雷击、长期稳定可靠及准分布式组网等较多优点，已成功应用到国内铁峰山隧道等公路隧道、铁路隧道和水工隧道的施工监测和长期监测。　（二）光纤光栅隧道消防

3、系统光纤光栅隧道消防系统采用了当今先进的通讯技术、微处理技术、数字化温度传感技术。独创设计的低温、潮湿环境运行技术。该系统的开发研制在模拟隧道火灾现场的情况下，经多次反复试验、攻关才得以完善，避免了易受环境条件影响。蒸汽、尘土、烟雾等会阻挡仪器的光学系统而影响精确测温的，完整完全地把数据传送至监视终端。因此，该系统是一种高可靠性的分布式在线监测系统。2.1隧道消防系统原理光纤光栅隧道消防系统使用光纤作为感温元件和信号传输介质，为提高光纤对温度的敏感程度及准确定位能力，采用国际最先进的光纤局部加工技术，在普通单模光纤上制作一系列的温度敏感区——光纤光栅，这些敏感区可以精确、灵敏地探测到

4、周围温度的细微变化，而光纤的其他部分只是用于信号传输，对机械应力和环境干扰不敏感，从而保证整个光纤光栅感温探测系统的高灵敏性和低误报率。其基本原理是利用光栅感温探头内部敏感元件——光纤光栅反射的光学频谱对温度的敏感特性，通过光纤光栅温度报警仪显示表头内部各功能模块完成对光纤光栅传感器的输入光源激励/输出光学频谱分析和物理量换算，以数字方式给出各监测点的温度信息，并根据预先设定的报警温度设定值和报警温升速率实时给出火灾预警和报警信号。2.2响应阶段光纤光栅系统是利用光栅对隧道实时温度监测的。可利用火灾初期阶段产生的温度较高的烟雾报警，此时温度很高的烟雾会迅速上升到隧道顶部，安装在隧道顶

5、部的光栅及时感应到温度的剧变，并及时做出响应，实现早期报警，但对于两个光栅间的火灾，需等热空气扩散至光栅处才能报警，耗时很长。2.3环境适应能力光栅是在裸光纤上刻蚀出来的，感应温度采用光信号传输，不受电磁干扰。但对应力很敏感，不能承受拉力。光纤光栅是在裸光纤上用紫外线刻蚀再高温退火制作出来的，寿命为8-10年，经常会出现个别探头损坏。作为隧道用光栅不能承受较高的拉力，否则会加速光栅老化。