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项目编号: 201710359024
项目名称: 连通管式光纤挠度测量系统开发及应用
所属院系: 土木与水利工程学院
项目主持人: · 姓名:王超
· 专业:2015土木工程
· Email:1773921358@qq.com
项目成员: · 姓名:廖孙策
· 专业:2015土木工程
· Email:
项目成员: · 姓名:卢星池
· 专业:2016土木工程
· Email:
项目成员: · 姓名:阮炳杰
· 专业:2016土木工程
· Email:
项目成员: · 姓名:贾岩
· 专业:2015土木工程
· Email:
指导教师1: · 姓名:杨栋
· 职称:副教授
· 研究方向:
项目内容简介:

近年来,连通管挠度测量法以原理简单、无需参考点以及可多点同步测试等优势在桥梁挠度测量领域得到广泛的应用。针对液位测量精度、如何实现长期及自动测量这些连通管测量技术中的难点,将光纤传感技术运用到连通管液位测量中,通过光纤中光通量的变化来感知液位的高低变化,并由光电转换装置将其转化为电信号,最终实现对桥梁挠度的长期、自动测量。本系统安装简单、精度高、造价低,能够为桥梁挠度测量提供新的解决方案。

项目特色与创新点:

测量挠度的方法多种多样主要分为人工读数和自动测量法,每种测量方法都具有自己的优势和劣势,而我们团队所采用连通管测量挠度原理是本项目的一大创新点,连通管测量法是具有多点同步检测、精度高、适应范围广、受环境干扰小、性价比高等其他方法不可比拟的优势,近年来在桥梁的挠度监测中获得了广泛的应用,取得了很好的效果。

1.使用塑料光纤传感器取代传统的机电传感器

本项目将采用光纤传感器技术取代传统的机电传感系统,与传统的传感器相比,光纤传感器具有体积小,重量轻,灵敏度高,对电磁干扰不明显,能在恶劣条件下工作等众多优点,在工程和科研领域得到了广泛的研究和应用。本项目采用塑料光纤作为传感元件,使其能广泛适用于各种环境中的挠度的监测。

2.采用高精度的数控设备对塑料光纤进行加工

加工技术是我们项目的另一创新点,我们将首次尝试采用数控设备对光纤进行加工,加工

的精度可以通过计算机精确控制,加工精度高、效率高、尺寸精准、边界光滑、避免了手工操作带来的误差。

3.相对于传统的测量方法提高了精确度,而且自身装置也可以通过增加连通管内部的光纤传感器的数量来提高精度。这是其他测量方法无法达到的。

4.利用光纤中光通量的变化测量液面高度

通过巧妙设计的光纤探头将液位变化转化为光纤中光通量的变化,并由光电二极管将其转换为电信号,最终通过电脑显示出来,以此实现测量液面测量的自动化。(如图11

综上所述,应用于桥梁监测的光纤传感器多为监测温度、应变与加速度等参量,而将光纤传感器直接用于桥梁挠度测量的研究较少,本项目针对以上挠度测量方法和系统的不足,基于连通管原理,结合塑料光纤材料,提出一种塑料光纤液位传感器用于连通管中液位的测量,开发一套成本低廉、结构简单、精度高、能实现自动测量的连通管式光纤挠度测量系统。将几大创新点大胆的糅合在一起并且达到工程目的的做法将是本项目的最大创新点。