项目名称: 基于桥梁结构应变监测的双锥形聚合物光纤传感机理及性能优化研究

项目编号: No.51508460

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 建筑科学

项目作者: 罗冬

作者单位: 西安交通大学

项目金额: 20万元

中文摘要: 我国99%以上的桥梁处于实时监测系统的盲区,低成本、高性能的应变传感系统是桥梁结构实施全面健康监测的迫切需要,合适的应变传感器类型可以有效降低监测系统成本。本项目提出一种低成本的光强度调制型双锥形聚合物光纤应变传感器,对其传感机理及性能优化研究进行深入探讨。从几何光学波导理论出发,结合弹性力学、材料学、信号处理等多学科知识,对传感器传感特性及应变传递规律进行理论分析、数值模拟和实验验证。探索提高传感器应变灵敏度优化设计的新方法、提出解决传感器应变与温度交叉敏感问题的新思路、研究传感器应变传递规律。为研发具有自主知识产权的高灵敏度、高稳定、高可靠的双锥形聚合物光纤应变传感器提供理论依据和技术支撑。对推动桥梁结构应变监测技术的进步,促进土木工程结构健康监测发展具有重要意义。

中文关键词: 双锥形聚合物光纤传感器;桥梁结构;应变监测;低成本;光强度调制

英文摘要: More than 99% of the bridges in China don’t have real-time monitoring system. Low cost and high performance strain sensing system is the urgently for the implementation of bridge structure health monitoring. The appropriate strain sensor can effectively reduce the cost of monitoring system. In this project we have proposed an optical fiber strain sensor design based on low cost optical intensity modulation integration system combined with the biconical tapered polymer optical fiber strain sensor and study the sensing mechanism and performance optimization. From the waveguide theory, we have using multidisciplinary knowledge, such as material science, mechanics of elasticity, and signal processing to study the sensing properties, and strain transfer rule based on theoretical analysis, numerical simulation and experimental validation. Finally, we will try our best to explore a new theory, which can improve the strain sensitivity of the sensor. Present a new method to solve the cross sensitivity problem between the strain and temperature of the sensor. And seek a new way to optimize the transmission effect by the strain sensor adhering on the surface. The present application aims to provide theoretical and experimental guidance for the design and development the biconical tapered fiber sensor with higher properties, to enhance the bridge structure health monitoring technique development progress.

英文关键词: Biconical tapered polymer optic fiber sensor;Bridge structure;Strain monitoring;Low cost;Light intensity modulation technique

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