塑料光纤在裂缝监测中应用的可行性研究
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包腾飞(1974-),男,湖北黄冈人,教授,博 士生导师,主要从事水工结构及岩土工程的安全监控、光纤传感器在结构健康监测中的应用 研究方面的工作.

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基金项目:

国家自然科学基金(51379068、51139001)、江苏省杰出青年基金(BK20140039)、新世纪优 秀人才支持计划(NCET-11-0628)、高等学校博士学科点专项科研基金(20120094110005)和中央高校基本科研业务费(2012B07214)资助项目 (1.河海大学 水利水电学院,水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏 南京210098)


Feasibility study on application of plastic optical fiber in crack monitoring
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    摘要:

    针对普通石英光纤断裂应变较小在实际工程应 用中易发生断裂的问题,本文提出在结构裂缝监测 工作中运用塑料光纤(POF)代替普通石英光纤,设计了由光源、POF及光功率计组成 的塑料光纤裂 缝传感装置,并通过裂缝模拟装置对纤芯直径分别为0.25mm及0.5mm的POF在裂缝 监测中应用的可 行性进行了验证。实验结果表明,裂缝开度为0到6mm范围内,两种型号POF内部光 的强度随裂缝扩 展呈现逐渐减弱的变化,裂缝开展初期光强度变化明显,当裂缝宽度趋近于6mm时变化逐渐 减弱,符合理 论规律,且光纤直径较大时光强度变化更明显。因此POF可以有效感知裂缝的扩展 ,且光纤直径较大时对裂缝感知更敏感,将其应用在结构裂缝监测工作中是可行性的。

    Abstract:

    According to the characteristics of small fracture strain,the silica fiber is easy to be broken in real application.Thus,silica fiber is replaced by plastic optical fiber (POF) in this paper.A set of plastic optical fiber sensing device,which is composed of light source,bare fiber of plastic optica l fiber and light dynamometer,is designed.Two types of plastic optical fibers,whose diameters are 0.25mm and 0.5mm, respectively,are applied to the sensing device.Then the feasibility of applying both two types of plastic optica l fibers in crack monitoring is verified.The results show that the light intensity in both two types of plasti c optical fibers decreases gradually with crack propagation when crack width is between 0and 6mm.The trend of chang es is more obvious at the beginning of crack propagation and is weakened gradually whe n the crack width levels off to 6mm,which is consistent with theory results.Moreover,the change of light intensi ty is more obvious when the core diameter is bigger.Therefore,plastic optical fiber can perceive crack pr opagation effectively and the sensitivity of crack monitoring is higher when the core diameter is bigger.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

赵津磊,包腾飞,戚丹.塑料光纤在裂缝监测中应用的可行性研究[J].光电子激光,2014,(10):1943~1948

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  • 收稿日期:2014-06-18
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