耐腐蚀FBG传感器设计与腐蚀监测方法研究

来源 :沈阳建筑大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ztqye
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实时监测和诊断重大工程的结构性能,及时发现结构的损伤部位,并评估其安全性,预测结构的剩余寿命,对提高工程结构的运营效率、保障人民生命财产的安全具有极其重要意义,也是土木工程学科发展的一个重要领域。而由于光纤光栅具有结构简单、重量轻、体积小、耗能少,灵敏度和测量精度高,抗电磁干扰、电绝缘,测量对象广泛,传输频带较宽,可靠性和稳定性好以及准分布式测量、便于成网,能够实现在线实时监测等优点,所以被广泛应用到结构的健康监测当中。  本文介绍了光纤光栅的结构和基本原理,以及几种典型光纤光栅传感器的封装原理。在应用这些传感器的基础上,首先针对不锈钢管封装的光纤光栅传感器长期处于恶劣的工作环境中将不可避免的遭受不同程度的腐蚀的问题提出了新型耐腐蚀光纤光栅温度传感器和应变传感器,这种传感器采用在传感器外部增设耐腐蚀层来延长其使用寿命,以利于更好的完成监测工作;其次,针对埋地管道的腐蚀情况不能被直接观察到,也不容易及时发现泄漏部位这一问题提出了一种监测管道腐蚀的新方法,这种监测方法是将封装好的光纤光栅传感器粘贴在管道外壁,通过监测外壁环向变形来判断管道腐蚀的情况和程度,通过理论值、模拟值和试验值三者的对比分析来说明这种新方法是可行的,并且值得被应用和推广,为埋地管道的防灾减灾提供了一种对策;最后,针对钢筋腐蚀后截面不断减小直至锈断,导致结构失效的问题提出了一种在线实时监测结构中钢筋早期腐蚀的新方法,这种方法是在传感器表面涂一定量的锈转化涂料,钢筋腐蚀后的产物与涂料反应生成具有一定的厚度混合物质,会对与钢筋紧密接触的传感器产生一定的挤压力,根据挤压力的大小间接判断出钢筋的腐蚀情况,可用于钢筋腐蚀的早期监测。  本文提出的新型耐腐蚀传感器制作简单,性能可靠,易于加工制造,不会对结构产生破坏,能够延长传感器的使用寿命,并且适合于需要长期监测温度和应变,但监测环境又比较恶劣的部位;而监测管道腐蚀的方法可以在线实时监测管道的应变变化情况,以便人们及时发现管道上的薄弱部位,采取相应的补救措施,降低运行风险,提高管道的安全性和总体经济效益;最后提出的监测钢筋腐蚀的方法有利于人们及早的发现结构的缺陷部位,从而减少事故的发生,增加结构的使用年限。
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