基于光纤弯曲损耗的混凝土坝裂缝监测技术研究

摘要

本文针对混凝土坝裂缝监测的难点，通过理论和实验分析，深入研究了基于光纤弯曲损耗的混凝土坝裂缝监测技术，这对及时监测大坝裂缝的发生和发展，充分掌握大坝安全性态，确保大坝安全具有重要的理论意义和实际应用价值。论文的主要研究内容如下： (1)深入分析了光弯曲损耗的基本理论，研究了光纤传输过程中光能量损耗的各种影响因素，利用光功率计，通过试验，分析了不同波长光和不同弯曲角度对光纤弯曲损耗的影响规律，并建立了相应表达式。 (2)在深入分析光时域反射仪工作原理的基础上，结合混凝土坝不同裂缝类型的特点分析，通过实验，研究了裂缝基于OTDR的光纤监测方法，分析了光纤监测的影响因素、敏感性和复用能力，研究了不同光波长和不同光纤一裂缝交角对Ⅰ、Ⅱ型裂缝监测的光损耗变化规律。 (3)通过理论分析和实验研究，概念性地提出了一种新型的弹簧式光纤传感器，并深入分析了该传感器的敏感性、监测能力和影响因素，提出了相应的优化方法。 (4)由钢筋混凝土梁破坏过程的监测试验，分析了基于OTDR的常规直光纤进行裂缝监测的不足，研究了弹簧式光纤进行分布式裂缝监测的敏感性，并以高拱坝结构计算成果为基础，分析了弹簧式光纤应用于拱坝裂缝监测的可行性。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1研究目的和意义

1.2国内外研究概述

1.3问题的提出

1.4本文研究的主要内容及其技术路线

第二章光纤传感模式和弯曲损耗

2.1概述

2.2光纤及其传感调制模式

2.3光纤弯曲损耗的传感机理

2.4光纤弯曲损耗传感试验

2.5本章小结

第三章基于光时域反射仪的光纤裂缝传感试验

3.1概述

3.2光时域反射仪的工作原理和特点

3.3基于OTDR的分布式光纤裂缝监测

3.4基于OTDR的裂缝监测试验

3.5本章小结

第四章基于弯曲损耗的光纤传感新模式研究

4.1概述

4.2弹簧式光纤传感器的工作原理

4.3弹簧式光纤传感器性能分析

4.4本章小结

第五章弹簧式光纤传感器监测仿真

5.1概述

5.2梁破坏过程的裸光纤监测试验

5.3简支梁裂缝弹簧式光纤监测仿真

5.4弹簧式光纤监测高拱坝裂缝的仿真分析

5.5本章小结

第六章总结与展望

6.1全文总结

6.2展望

参考文献

致谢