大尺度BOTDR光纤应变灵敏特性研究

首先介绍了布里渊光时域反射计(BOTDR)应变测试仪的基本测试原理;并基于BOTDR光纤变形检出特性进行了试验研究,其中包括裸光纤在长度相同而空间分辨率和采样间隔不同时悬挂重物试验和等强度梁实验。通过试验,分析了当光纤长度相同而BOTDR所设参数不同(主要指空间分辨率和采样间隔)时对检测结构的影响,确定了裸光纤在应变监测中长度区间的选择。     

东营黄河刚构-连续梁桥长期监测的温度分布规律分析

刚构桥温度应力引起结构附加应力,并改变结构动力特性,因此分析桥梁内部温度分布成为评估桥梁应力状态的前提。本文利用一定数量的光纤光栅温度传感器监测结果分析桥梁结构温度分布,描绘了温度传感器实测波长处理流程,分析某大跨刚构-连续混凝土箱型梁桥的温度分布规律,发现桥梁截面横向温度分布差别较大,日照辐射对其有较大影响,该结果为类似桥型温度场分析提供了重要参考。     

基于光纤光栅的高精度测温传感器研究

利用光纤光栅对温度和应变同时敏感的特性,我们设计制作了一款满足地震前兆观测中地温观测精度要求的双金属光纤光栅温度传感器,并首次对温度增敏后的光纤光栅传感器样品进行了精度分析,得到该传感器的精度达到士0.05℃,获得了现今光纤光栅温度传感器最高的分辨率0.0014℃/pm.该传感器的成功研制从实验上证明了光纤光栅用于地震前兆观测的可行性,为地震前兆观测的光学化打下了坚实的基础.     

对高灵敏光纤光栅温度传感器的稳定性的初探

光纤光栅作为新型传感元件,因为其具有抗电磁干扰和分布式测量等电学传感器无法比拟的优点,正在被广泛的研究.为了实现替代现有的高精度电学温度传感器的目的,可以尝试利用光纤光栅对温度和应变共同敏感的特性,制作高灵敏度光纤光栅温度传感器.尽管已经出现了对高灵敏光纤光栅温度传感器的报到,但是,很少有针对高灵敏光纤光栅温度传感器稳定性的研究.在实验室环境下,我们对高灵敏光纤光栅温度传感器的稳定性进行了测试.我们制作了一款高灵敏光纤光栅温度传感器,将其与普通光纤光栅温度传感器和电学石英温度传感器共同置于盛满水的不锈钢容器中,观测室温变化.通过对它们两周的观测结果进行对比,我们发现:尽管与普通光纤光栅温度传感器的结果相比,高灵敏光纤光栅温度传感器的观测结果与石英温度传感器的结果更一致;但是,高灵敏光纤光栅温度传感器出现了微小漂移.因为该漂移出现在进一步拉伸光纤光栅的过程中,所以它很可能是由于光纤光栅的固定点出现了微小滑动造成的.这为光纤光栅在高精度温度测量领域的应用作了有益尝试.     

油气井永久性光纤传感器的应用及其进展

论述了光纤传感器在油气藏永久监测中的应用及其进展,对分布式光纤温度传感器、基于干涉仪原理的光纤压力传感器以及多功能的光纤Bragg光栅传感器系统作了详细讨论．通过两个实例,来说明分布式温度光纤传感器系统(DTS)可以在井下解决的若干问题．最后,对光线传感器在油气生产及动态监测应用中存在的问题及发展趋势进行了讨论。     

边坡变形的分布式光纤监测试验研究及实践

布里渊光时域反射计（BOTDR）是一项新型光电传感仪器,可对沿光纤的轴向应变进行分布式监测。该技术采用光纤作为传感和传输介质,具有良好的抗干扰、长距离、可植入性和分布式监测等特点。本文总结了近几年来分布式光纤在边坡工程中监测的工程实践和试验研究结果。实践表明,将光纤传感器铺设在加固边坡的锚杆和框架梁中,在加固边坡的同时进行安全监测,可以取得良好的效果;而将光纤直接铺设在边坡浅层土体中进行监测,可以及时对边坡安全提供预警,但往往不利于长期监测。本文还介绍了将光纤传感器布设在用于加固边坡的土工织物中进行安全监测的室内试验研究。实验证明,不同的光纤类型、布设方法、土工织物性能等都会对监测结果产生影响。最后分析了分布式光纤监测在岩土工程监测中的应用前景,以及今后研究的关键技术问题。     

一种光纤光栅倾角传感器的试验研究

设计了一种新型的光纤光栅倾角传感器。本设计将简单可靠的金属悬臂梁结构与高灵敏度的光纤布拉格光栅相结合,考虑了光纤布拉格光栅的温度补偿及灵敏度,从而保证其整体耐久性较好、测量精度较高。将该倾角传感器与光纤光栅解调仪组成监测系统,同时利用无线电容式倾角仪对其灵敏度进行标定,取得了良好的线性数据,证明该倾角传感器性能良好。     

光纤健康监测方法在土木工程中的研究与应用进展

在土木工程领域，光纤智能健康监测方法是对建筑物或构筑物的健康状况进行检测的一种新方法。本文首先论述了光纤智能健康监测系统的构成，然后对国内外光纤健康监测系统在土木结构中的研究与应用进行了回顾，介绍了光纤传感器的种类、原理、特点和当前应用的状况，重点介绍了光纤位移传感器和布拉格光栅（Bragg grating)应变传感器，最后展望了光纤智能健康监测方法在土木结构中的应用前景。     

光纤光栅地震检波器结构设计与性能仿真研究

地震检波器是近年来石油勘探领域向前发展的一项瓶颈技术。本文基于光纤光栅的传感特性设计了不同结构的光纤光栅地震检波器，借助于有限元分析软件对光纤光栅地震检波器的传感特性进行了仿真研究，并分析了一些重要参数如光纤光栅波长、质量块的大小和光纤的长度等对地震检波器性能的影响规律，给出了不同结构的特性参数。本文研究结果对光纤光栅地震检波器的实用有一定的参考价值。     

FBG传感器在碾压仿真混凝土大坝模型实验中的应用

光纤光栅传感器(FBG)具有抗电磁干扰、结构简单、测量精度高、长期稳定性好,可以实现实时、在线监测等优点,在传感器领域中得到了广泛的应用。对自行开发的管式光纤光栅应变传感器进行了混凝土梁纯弯标定实验;利用光纤光栅传感器检测了混凝土结构内部的应变变化;应用该种传感器,对在白噪声、正弦波、随机波三种动力荷载作用下碾压仿真混凝土大坝坝段模型结构各个工况下的应变进行分析。结果表明:自行开发的管式光纤光栅传感器应变测量值与电阻应变片测量值符合很好;成功监测了碾压仿真混凝土大坝坝段模型在动荷载作用下的弹性应变和启裂应变,为大坝结构在地震作用下的健康状况分析提供可靠依据。     

用于静冰压力检测的新型膜盒式光纤传感器的研制（英文）

静冰压力是影响水工结构物安全运行的主要因素之一。现有静冰压力检测方法主要存在两个局限,一是实时性差,二是传统电阻应变式压力膜盒传感器因边壁效应影响测量结果的正确性。针对以上两个不足之处,作者基于反射式强度调制原理,研发了一种带杆伞状圆盘结构的压力膜盒静冰压力光纤传感器,实现了利用光纤传感技术检测静冰压力。我们用研制的新型光纤传感器在实验室完成了-30℃~5℃温度范围内冰生长过程中及5℃~-30℃温度范围内冰消融过程中静冰压力的测量试验。实验结果表明,与传统电阻应变式压力膜盒传感器相比,该传感器工作稳定、分辨率达0.02kPa、灵敏度达2.74×10-4/kPa,并可实现自动连续测量。     

粤赣高速公路K3边坡光纤监测与数值模拟对比分析

本文采用基于FLAC^3D软件的数值模拟方法,对粤赣高速公路K3边坡工程锚杆的应力应变状态进行数值模拟,分析了全长粘结式锚杆的荷载传递机理;根据运用基于自发布里渊背向散射原理（BOTDR）的分布式光纤应变传感技术对锚杆的轴向应变进行的监测数据,分析了工程锚杆的变形特征。数值模拟与实测数据的对比分析表明,模拟曲线与监测曲线反映的工程锚杆的变形特征具有较高的一致性,验证了应用FLAC^3D有限差分软件模拟锚杆。框架体系应力应变特征的合理性,以及基于BOTDR的锚杆应变分布监测的可行性。     

温度与非轴向力对光纤光栅应变传递影响的分析

由于光纤、保护层和粘贴层以及基体材料的物理力学性能不同,使得光纤光栅传感器的测量应变不等于基体材料的实际应变。本文以埋入式非轴向力作用下的光纤光栅作为研究对象,采用弹性理论分析,利用剪滞法,推导了光纤光栅传感器在非轴向力和温度共同影响下的测量应变与基体结构实际应变之间的应变传递计算公式,并采用有限元方法对其分析,讨论了温度变化对非轴向力作用下的光纤光栅应变传递的影响,为埋入式光纤光栅传感器在非轴向力和温度影响下的应变测量提供理论依据。     

分布式光纤声波传感器及其在天然地震学研究中的应用

分布式光纤声波传感器(Distributed Acoustic Sensing,DAS)是近年来兴起的超密集地震观测系统,具有一系列观测密度高、观测成本低、耐受恶劣环境等优势,在油气行业得到了广泛应用,也引起了天然地震学界的关注.本文简要回顾了DAS系统的测量原理、发展历程、技术方案、介绍了测量原理及其响应特性,然后围绕多个观测实验,介绍浅部结构成像、深部结构探测和地震监测三个方向的典型应用实例,最后讨论了DAS系统在天然地震学研究中应用面临的挑战和发展趋势.     

油气井生产测井中的光纤传感技术

本文系统地分析了常规生产测井仪器流量、温度、压力、持率、密度、伽马传感器应用于油藏监测、生产测试和油田开发中存在的问题，总结了新一代流量、温度、压力、持率、密度、伽马仪的光纤传感器的原理、特点，国内外研究现状及应用情况，论证了光纤传感技术以其独特的优势取代传统电子传感技术的发展趋势及这些新型生产测井仪器在油田测试与油藏监测中的应用前景.     

光纤振动传感之二:基于散射或透射光的本征传感及其地震学应用

本征光纤振动传感通过在光纤一端重复发射探测激光,在光纤同端或另外一端接收散射光或透射光并解调它们的变化,测量光纤上的动态应变(即振动).本征传感以光纤为传感器,具有结构简单,布设灵活,运维方便的优点,能应用于流体、高温、高压或强电磁干扰等恶劣环境,可以大幅度延伸可监测的区域,并实现相对廉价的长期连续监测.此外,光纤传感...     

网络化油气藏动态实时监测系统研究

设计了一种网络化油气藏动态实时监测系统,该系统将光纤传感器安置在油井下,完成井下目的层温度、压力等参数模拟信号的实时测量;然后经过数据处理系统将模拟信号转化为数字信号,提取出温度压力等参数;并通过GPRS 无线通信网络传输到监测中心或Internet上,实现油气藏的远程监测,协助油藏管理人员及时准确地做出决策.     

测汞用光纤传感器的初步研制

利用原子吸收原理初步研制了一种测示用光纤传感器,解决了光纤探头部分的技术难题。与传统的测汞仪器相比,该仪器的最大优点是可动的。中介绍了仪器的工作原理及主要技术性能。实验表明,可以利用光纤传感技术来实现汞测量。     

基于分布式光纤传感的堤坝安全监测技术及展望

及时、准确地掌握堤坝的性态，是保证堤坝安全运行的基础.因此，需要一种实时监测系统对堤坝进行监测.分析了堤坝健康监测的主要内容，介绍了分布式光纤传感技术的工作原理及使用现状；探讨了分布式光纤传感技术在我国堤坝渗流和形变中的应用；指出了分布式光纤传感技术在土堤坝使用中存在的问题，并给出了新的堤坝长期安全监测系统设计建议，结论有益于指导构建新的基于分布式光纤技术的堤坝安全监测系统.     

基于分布式应变监测的大跨度斜拉桥结构损伤探测

结构损伤具有典型的局部性质,通常表现为局部应变的异常。结构应变的分布式监测与损伤敏感特征分析,是实现大跨桥梁损伤探测与定位的理想途径之一。但是,由于环境噪声的影响,对分布式应变信号的监测往往不能准确反映结构出现的损伤状况。因此,提出了通过小波变换对分布式光纤测试的斜拉桥桥面应变分布进行多尺度分析的方法。这种方法可以克服分布式光纤应变监测信号受观测噪声和空间分辨率平均效应的不利影响,准确地确定空间域信号奇异点在桥面的位置。同时,在实验室建立了比尺为1∶150的模型斜拉桥。通过对斜拉桥数值模型与物理模型试验结果的分析和比较,验证了所提出方法的有效性。