淺談道路橋梁建設(shè)過(guò)程中光纖傳感器的應(yīng)用

李錢錢 高帥

摘 要：伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的大背景下都獲得了蓬勃的發(fā)展。經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展必然會(huì)推動(dòng)交通運(yùn)輸行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，由此，交通變得越來(lái)越發(fā)達(dá)，道路橋梁行業(yè)也獲得了一定的進(jìn)步和發(fā)展。在道路橋梁發(fā)展的過(guò)程中，光纖傳感器發(fā)揮著重要的作用，本文主要針對(duì)道路橋梁使用過(guò)程中光纖傳感器的組成原理以及特點(diǎn)做出簡(jiǎn)要的分析，介紹了光纖傳感器的重要作用和意義。

關(guān)鍵詞：道路橋梁；光纖傳感器；應(yīng)用

引言：在道路橋梁行業(yè)施工的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)利用到光線傳感技術(shù)，這是一種普遍應(yīng)用的技術(shù)。光纖傳感技術(shù)是從70年代中期發(fā)展起來(lái)的一門技術(shù)，光纖傳感技術(shù)是伴隨著光纖和光的通信技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一門新的技術(shù)。光纖傳感器在使用的過(guò)程中有很多的優(yōu)點(diǎn)，比如靈敏度高以及耐腐蝕性能強(qiáng)和絕緣等特征，而且結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，重量也很輕，在使用的過(guò)程中有很多的優(yōu)點(diǎn)和好處，也極大的被應(yīng)用在道路橋梁的施工過(guò)程中。

1 光纖傳感器的組成原理

一般情況下，光纖傳感器主要是由光源、光纖和探測(cè)器三個(gè)部分組成，首先，光源發(fā)出光，然后進(jìn)入光纖，經(jīng)過(guò)光纖之后進(jìn)到調(diào)制區(qū)，進(jìn)入調(diào)制區(qū)之后，外界被測(cè)量的參數(shù)作用于進(jìn)入調(diào)制區(qū)內(nèi)的光信號(hào)這樣就會(huì)改變相關(guān)的光學(xué)的性質(zhì)。光纖傳感器中得到光纖一般都是由纖芯，包層以及塑料護(hù)套組成，纖芯和包層都有著不同的折射率，與此同時(shí)，樹(shù)脂涂層又能夠?qū)饫w起到一定的保護(hù)作用。如果按照材料對(duì)光纖進(jìn)行分類，光纖可以分為玻璃光纖和塑料光纖，如果根據(jù)光纖纖芯和包層的折射率分布情況可以分為階躍折射率型光纖以及梯度折射率型光纖這兩種類型。光纖在整個(gè)施工的過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用，光纖能夠?qū)獠ㄆ鸬郊s束和引導(dǎo)的作用，更方便光的傳播，也是一種十分重要的智能的材料。對(duì)整個(gè)工程的施工有著重要的意義。

2 光纖傳感器的類型

在對(duì)光纖傳感器使用的過(guò)程中不難發(fā)現(xiàn)，光纖傳感器有很多的類型，一般情況下，把光纖傳感器的類型分為傳感型和傳光型兩種類型。傳感型光纖傳感器還有另一個(gè)名稱是功能性光纖傳感器，這種傳感器主要是使用單模光纖進(jìn)行操作，光纖在使用的過(guò)程中，不僅僅發(fā)揮著傳遞光的作用，光纖也是一種敏感的元件，光線在利用光纖本身的傳輸特性經(jīng)被測(cè)物理量作用而發(fā)生變化的特點(diǎn)，最終調(diào)節(jié)光導(dǎo)的屬性。針對(duì)這樣的現(xiàn)象，這一類的傳感器又可以被分為光強(qiáng)調(diào)制型以及相位調(diào)制型和偏振態(tài)調(diào)制型和波長(zhǎng)調(diào)制型的相關(guān)的類型。正是因?yàn)楣饫w本身就是敏感的元件，所以，在使用的過(guò)程中，通過(guò)加長(zhǎng)光纖的長(zhǎng)度可以得到更高的靈敏程度。傳光型傳感器是將經(jīng)過(guò)被測(cè)量的對(duì)象所調(diào)制的光信號(hào)輸入進(jìn)到光纖之后，在光信號(hào)的作用下進(jìn)行處理，最終組成相應(yīng)的傳感元件。除此之外，根據(jù)光纖傳感器的測(cè)量范圍可以分為三個(gè)種類，主要包含點(diǎn)式光纖傳感器，積分式光纖傳感器，以及分布式光纖傳感器這三個(gè)種類。

3 光纖傳感技術(shù)和傳統(tǒng)技術(shù)的差距

在橋梁工程建設(shè)的過(guò)程中，傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)一般都是電檢測(cè)技術(shù)，大部分的工程施工都會(huì)采用這種方式進(jìn)行檢測(cè)，電檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用原理就是在橋梁工程的關(guān)鍵部分安裝電阻應(yīng)變片，通過(guò)利用這種方式對(duì)整個(gè)工程進(jìn)行有效的合理的檢測(cè)，通過(guò)利用電阻應(yīng)變片和電阻之間的關(guān)系進(jìn)行合理的準(zhǔn)確的測(cè)量，最后利用科學(xué)的手段對(duì)所測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。在進(jìn)行電檢測(cè)的過(guò)程中，電信號(hào)作為一種重要的傳輸媒介，利用導(dǎo)線能夠進(jìn)行有效的傳輸，但是，盡管電檢測(cè)被應(yīng)用的十分廣泛，電檢測(cè)技術(shù)在使用的過(guò)程中存在很大的缺點(diǎn)，最明顯的缺陷就是電檢測(cè)技術(shù)受到環(huán)境的影響十分的明顯，受到氣候的影響也比較大，受到外界環(huán)境的影響，電阻可能會(huì)增加，很可能發(fā)生短路的現(xiàn)象，在使用的過(guò)程中，一旦電路出現(xiàn)老化的現(xiàn)象，可能會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的事故。嚴(yán)重的情況下可能會(huì)發(fā)生火災(zāi)和爆炸等重大事故。所以，在使用光纖技術(shù)的過(guò)程中應(yīng)該加以注意，以免出現(xiàn)不必要的事故。相比較電檢測(cè)技術(shù)，光纖傳感技術(shù)就擁有很強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，在某些方面會(huì)超越電檢測(cè)技術(shù)。在使用光纖傳感技術(shù)得到過(guò)程中，傳播的介質(zhì)主要是光信號(hào)，光纖是重要的傳輸工具，而且光纖 的制作材料也有很大的優(yōu)點(diǎn)，主要的制作材質(zhì)是絕緣的媒介以及石英玻璃，這種材料就具備絕緣的特性，在高溫的條件下也很難受到影響，對(duì)自然環(huán)境的要求比較低，也不容易受到氣候的影響，除了這些重要的影響之外，在使用光纖傳感技術(shù)的過(guò)程中，光纖傳感技術(shù)最大的特點(diǎn)在于使用這種技術(shù)不會(huì)對(duì)道路橋梁的工程造成破壞，也不會(huì)影響工程的質(zhì)量，一定程度上會(huì)促進(jìn)整個(gè)工程的發(fā)展，總之，利用光纖傳感技術(shù)有很多的好處。也會(huì)促進(jìn)整個(gè)工程的發(fā)展和使用。

4 我國(guó)光纖傳感技術(shù)的使用現(xiàn)狀

目前，我國(guó)很多的道路橋梁在施工的過(guò)程中都會(huì)利用光纖傳感技術(shù)，因?yàn)橄啾容^傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)相比，光纖傳感技術(shù)有很強(qiáng)的優(yōu)越性。目前我國(guó)額度道路橋梁的檢測(cè)設(shè)計(jì)都是在設(shè)計(jì)和施工安裝完成交付使用之后，對(duì)橋梁進(jìn)行定點(diǎn)的檢測(cè)，一般的檢測(cè)方式都是電檢測(cè)的方式，但是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷普及以及光纖傳感技術(shù)得到不斷的普及，光纖傳感技術(shù)使用的范圍也變得越來(lái)越廣泛。目前，我國(guó)很多的大學(xué)以及相關(guān)的施工單位都已經(jīng)對(duì)光線傳感器應(yīng)用于橋梁建設(shè)的過(guò)程中進(jìn)行了相關(guān)的理論的研究，而且在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中都取得了比較好的成果。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，運(yùn)用了相關(guān)的波長(zhǎng)掃面光源，而且還利用了兩個(gè)準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)的方法，另一個(gè)作為傳感干涉儀，這樣一來(lái)就實(shí)現(xiàn)了很大范圍內(nèi)對(duì)間隔進(jìn)行丈量，而且還會(huì)放寬了對(duì)光源的穩(wěn)定性和掃描重復(fù)性的要求，這樣就容易使得系統(tǒng)在間隔的長(zhǎng)期監(jiān)控丈量的方面有更強(qiáng)烈的優(yōu)勢(shì)，使用的范圍也變得越來(lái)越廣泛。

結(jié)語(yǔ)

橋梁在施工過(guò)程中的施工監(jiān)測(cè)，成橋后的結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和識(shí)別，以及橋梁在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)營(yíng)后的損傷檢測(cè)、剩余壽命預(yù)測(cè)有助于從根本上消除隱患及避免災(zāi)難性事故的發(fā)生。而要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，必須解決的關(guān)鍵問(wèn)題之就是如何選擇精度高、耐久性好、可進(jìn)行大范圍分布測(cè)量的橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)參數(shù)測(cè)量手段。光纖光柵傳感技術(shù)由于具有上述優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)成為了橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的重要測(cè)試手段這在國(guó)內(nèi)外橋梁的一些監(jiān)測(cè)實(shí)例中已得到了很好的印證。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷增強(qiáng)、技術(shù)的不斷進(jìn)步隨著橋梁工程中新材料、新橋型、新施工工藝的逐步應(yīng)用以光纖光柵傳感技術(shù)為核心的橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用將會(huì)很快在我國(guó)變成現(xiàn)實(shí)。更好的促進(jìn)道路橋梁行業(yè)的發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：

李錢錢（1996.11.18）女，漢族，四川省巴中市，上海理工大學(xué)本科生，研究方向：光電信息科學(xué)與工程

鄭州大學(xué)本科生：高帥（1995.02.24）男，漢族，山西省大同市，本科生，研究方向：道路橋梁與渡河工程