埋设深度对路用光纤光栅传感器监测影响试验研究

摘要

随着道路工程的发展，光纤光栅传感技术以其优良的性能，在道路工程得到了一些应用尝试研究，但是受道路工程施工的复杂性、粗放性、恶劣性等因素的制约，目前光纤光栅技术在道路工程中的实际应用还很少。本文针对光纤光栅传感器的不同埋设深度对传感器荷载监测灵敏度的影响进行试验研究。
　　试验设计了以钢材封装的F型传感器和以聚丙烯封装的P型传感器。本文通过传感器拉伸标定试验、静载以及动荷载埋深试验，分析了传感器的封装、试验方法、以及埋设深度对传感器荷载监测灵敏度的影响。
　　试验结果表明，两种传感器是可行有效的；两种封装材料对光纤光栅起到的增敏效果各不相同，两种传感器可以适用不同的监测要求。
　　通过拉伸标定试验灵敏度系数折算，静载埋深试验得到了传感器的灵敏度系数随埋深的变化规律，不同封装的静载试验得到的变化规律也不同；静载试验方法不同，埋设深度对传感器灵敏度的影响规律也不同，说明试验方法对传感器的灵敏度有重大影响。
　　动荷载埋深试验发现，方形静载标定的试验结果可以用于计算车辙仪动载，而圆形静载标定试验不能，说明静载试验标定方法对动载试验的验证计算结果有重大影响；在静载和动荷载相等时，传感器的波长变化量响应有一定的偏差；本文提出了用荷载差异系数来修正动荷载监测偏差，并研究了荷载差异系数与传感器埋设深度的关系，得到了荷载差异系数与埋深的关系公式和车轮荷载的实测荷载的计算公式。

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注释表

第一章 绪论

1.1背景和意义

1.2研究现状

1.3研究内容

第二章 传感器的封装与标定

2.1光纤Bragg光栅的工作原理

2.2光纤光栅的封装

2.3 拉伸标定试验

2.4本章小结

第三章 静载条件下埋深对传感器灵敏度影响试验

3.1试验方案

3.2圆形静载试验

3.3方形静载试验

3.4 圆形静载试验与方形静载试验结果对比

3.5本章小结

第四章 动载条件下埋深对轮载实测影响试验

4.1试验方案

4.2 P型动载试验

4.3荷载差异系数

4.4本章小结

第五章 结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文