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分布式光纤传感技术在工程变形监测中的试验研究

作　者: 肖美蛟
导　师: 熊春宝
学　校: 天津大学
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: 布里渊散射分布式光纤沉降监测水平位移监测温度补偿
分类号: TU433
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 9次
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内容摘要

沉降会导致路面发生病害，准确掌握沉降的变化势态，对路基及路面的建设及防护有着非常重要的意义。同样，在深基坑工程越发普遍的今天，获得准确的基坑变形数据，对工程顺利进行及减少工程不必要的损失也非常的必要。在深基坑变形监测过程中，水平位移是基坑变形的直接反应量，因此对基坑水平位移的有效监测显得至关重要。本文针对土木工程结构健康监测中对于沉降监测、水平位移监测方法的改进需求，利用基于BOTDA的布里渊分布式光纤应变温度监测系统、同时结合两个简化后的模拟试验模型，分别对分布式光纤用于沉降监测以及水平位移监测进行了模拟验证，其中包含了光纤布里渊的感知特性及温度补偿方法的探究。主要的工作和结论如下：1、介绍了布里渊分布式光纤的传感机理，理论分析和探讨了布里渊分布式光纤温度与应变的耦合作用。并且利用基于BOTDA的分布式光纤应变温度监测系统，对常见光纤进行了感知试验研究，得到了布里渊频移与温度和应变的对应关系。2、利用基于BOTDA的分布式光纤应变温度监测系统，由H型钢钢梁的挠曲变形结合沉降计算模型，进行了模拟线路沉降变形监测的试验，并且采用了温度补偿方法。试验结果表明，这一模拟试验及计算模型的结合是不可行的。由于梁挠曲变形与沉降变形的机理的不同，故该方法用于长距离线形沉降变形监测的适用性有待验证。3、利用基于BOTDA的分布式光纤应变温度监测系统，由H型钢钢梁的挠曲变形结合水平位移计算模型，进行了模拟型钢桩体水平位移变形监测的试验。试验结果表明，这一模拟试验及计算模型的结合是可行靠的。该方法实现了温度自补偿，并且与温度补偿方法对比，证明了自补偿方法可靠。从根本上解决了实际工程中环境温度对监测结果的干扰，可以用于实际工程中结构梁、柱、输油管道、桩以及基坑的变形监测。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章绪论  8-21
  1.1 研究背景及意义  8-10
  1.2 沉降监测的概念及发展现状  10-14
  1.3 水平位移监测的概念及发展现状  14-16
  1.4 光纤布里渊传感技术在土木工程中的应用与发展  16-19
  1.5 本文主要内容及结构安排  19-21
第二章光纤布里渊传感理论基础及特性  21-34
  2.1 引言  21
  2.2 光纤传感基本知识  21-23
  2.3 布里渊传感基本原理  23-29
  2.4 分布式光纤布里渊传感原理  29-31
  2.5 光纤布里渊传感中的应变和温度相互作用分析  31-32
  2.6 BOTDA 技术  32-33
  2.7 本章小结  33-34
第三章光纤布里渊感知特性及温度补偿作用的探究  34-41
  3.1 引言  34
  3.2 光纤布里渊感知性能试验  34-38
  3.3 布里渊应变感知的温度补偿研究  38-39
  3.4 系列光纤的传感特性介绍  39-40
  3.5 本章小结  40-41
第四章基于 BOTDA 的沉降监测模型试验  41-54
  4.1 引言  41
  4.2 沉降监测模拟试验  41-47
  4.3 试验结果及试验分析  47-53
  4.4 本章小结  53-54
第五章基于 BOTDA 的水平位移监测模型试验  54-67
  5.1 引言  54
  5.2 水平位移监测模拟试验  54-59
  5.3 试验结果及试验分析  59-66
  5.4 本章小结  66-67
第六章结论与展望  67-69
  6.1 研究成果  67-68
  6.2 后续工作展望  68-69
参考文献  69-72
发表论文及参加科研情况说明  72-73
致谢  73

分布式光纤传感技术在工程变形监测中的试验研究

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