【摘 要】
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在水利工程中,渗压是监测边坡及坝基工作性态的重要测量项目,然而传统渗压监测中使用的传感器普遍存在精度不高、长期稳定性差、抗电磁干扰能力弱等缺点,很难满足实际工程监测需要,而光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating,FBG）传感技术可发挥其灵敏度高、长期性能稳定可靠的独有优势,避免了上述传统手段的缺陷。本研究根据波纹膜片的压力敏感特性,以及光纤光栅的应变传感特性,研制了一种光纤光栅渗压
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在水利工程中,渗压是监测边坡及坝基工作性态的重要测量项目,然而传统渗压监测中使用的传感器普遍存在精度不高、长期稳定性差、抗电磁干扰能力弱等缺点,很难满足实际工程监测需要,而光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating,FBG）传感技术可发挥其灵敏度高、长期性能稳定可靠的独有优势,避免了上述传统手段的缺陷。本研究根据波纹膜片的压力敏感特性,以及光纤光栅的应变传感特性,研制了一种光纤光栅渗压传感器。将波纹膜片在岩土体孔隙水作用下的挠度变形通过压力导杆转化为压力光栅的轴向应变,以实现渗压的传感。本文的研究内容和成果如下:（1）波纹膜片式光纤光栅渗压传感器的设计。提出了一种波纹膜片式光纤光栅渗压传感器方案;采用合适的温度补偿方法来解决光纤光栅的温度-应变交叉敏感问题;建立了波纹膜片和传感结构的传感数学模型。（2）波纹膜片式光纤光栅渗压传感器的研制。设计和加工了可适用于渗压传感器的波纹膜片;完成了传感器各部件的设计、研制和组装;完成了光纤光栅的布置,确保波纹膜片上受到的压力能够转化为光纤光栅的中心波长;完成传感器的初步研制后进行了防水密封,并进行了渗漏性试验、预载试验和零点漂移。（3）波纹膜片式光纤光栅渗压传感器的测试。分析了渗压传感器的设计原理,建立了渗压传感系统并确定其理论参数;进行了渗压传感器的测试,包括恒温条件下的标定,确定了波纹膜片所受压力大小与FBG中心波长之间的对应关系,进行了传感器的温度标定和温度补偿效果试验,避免FBG的温度-应变交叉敏感特性对其中心波长的影响;明确了传感器的性能指标。（4）光纤光栅渗压传感器的试验研究。阐述了基于光纤光栅的渗压监测的原理和背景,建立了FBG中心波长与渗压的数学关系模型;开展了相应渗压测试和模型试验,并对试验结果进行分析,验证了该传感器能够满足实际应用的要求。
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