面向边坡安全监测的光纤光栅传感器技术研究

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铁路沿线高危边坡的安全监测直接关系到铁路运输的安全,目前我国在边坡安全监测方面开展的研究大都采用电类传感器作为信号采集元件,电类传感器容易受到自然界雷击等带来的电磁干扰的影响,且其输出为弱电信号,传输距离受到限制。光纤光栅属于波长编码光纤敏感元件,具有抗电磁干扰、信号传输距离远、易于复用和组建传感网络等优点。基于光纤光栅的温度、应力、应变、压力、位移、振动、加速度等传感器相继开发研制并取得了很好的工程应用效果。光纤光栅传感技术在边坡监测中的应用发展迅速,各种新的研究应用层出不穷。提供稳定可靠的传感器是边坡安全长期监测的根本,本文根据贵广铁路沿线高危边坡安全监测的实际需求,研究了用于边坡安全监测的各种传感器技术,并做出大量性能测试。将设计的部分传感器安装应用在边坡工程实际中,取得初步的监测效果。文章主要内容如下:1.介绍了边坡安全监测的国内外研究现状,以及光纤光栅传感器技术的原理。2.提出了边坡沿线柔性防护网的落石冲击监测方案。使用有限元分析优化设计了一种光纤光栅拉力和光纤光栅振动传感器,对该两种传感器的测试结果表明,拉力传感器具备良好的重复性和线性测量能力,振动传感器取得了谐振频率500赫兹,线性测量范围0-5g的良好效果。3.介绍了边坡自身稳定性监测的光纤光栅传感器系统。提出了新型深部位移测量传感器和一种便利可接式锚杆测力计;对膜片式土压传感器受外部载荷分布影响做出具体研究,并提出一种不受外力分布影响的新型土压力传感器。4.将设计的深部位移传感器和锚杆测力计应用于边坡工程中。掌握了护坡抗滑桩的混凝土浇筑及凝固过程对传感器的影响。
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