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基于啁啾布拉格光纤光栅(CFBG)的混凝土磨蚀监测方法研究
基于啁啾布拉格光纤光栅(CFBG)的混凝土磨蚀监测方法研究
摘要：
混凝土结构在长期使用过程中会遭受各种环境和荷载作用，导致磨蚀损伤的发生。为了实时监测混凝土磨蚀程度，提高结构的安全性和可靠性，采用了基于啁啾布拉格光纤光栅(CFBG)的监测方法。本文详细介绍了CFBG的工作原理、磨蚀监测原理以及实验设计和结果分析。通过实验验证了CFBG监测方法的有效性和可行性。研究结果表明，CFBG监测方法可以实时、准确地监测混凝土的磨蚀情况，为混凝土结构的维护和管理提供了有力的技术支持。
关键词：混凝土，磨蚀监测，啁啾布拉格光纤光栅(CFBG)
引言：
混凝土作为一种重要的结构材料，在建筑、桥梁、道路等领域得到了广泛的应用。然而，长期的使用和外界环境的影响会导致混凝土磨蚀损伤的发生，进而影响结构的安全性和可靠性。因此，实时监测混凝土磨蚀情况，提前预警并采取相应的维修和加固措施，对于结构的正常运行和延长使用寿命具有重要意义。
目前，混凝土磨蚀监测技术主要包括厚度测量、超声波检测、电阻测量等方法。然而，这些方法存在一些缺点，如需人工操作、无法及时监测等。为了克服这些问题，本文将引入基于啁啾布拉格光纤光栅(CFBG)的监测方法，该方法具有灵敏度高、实时性强等优点。
方法：
CFBG是一种新型的光栅传感器，基于光纤的布拉格光栅原理。通过激光的照射，光纤中形成周期性的干涉光谱，当光纤发生变化时，干涉光谱也会发生相应的改变。利用这种特性，可以实时检测光纤所连接的结构体受力情况，进而推断出结构体的变形和磨蚀情况。
在混凝土磨蚀监测中，将CFBG固定在混凝土结构表面。当混凝土发生磨蚀损伤时，会对CFBG施加压力，引起光纤中光栅间距的变化。通过光纤传感器和光谱仪的组合，可以实时检测到结构的变形情况。同时，可以通过分析光谱的变化，获得混凝土的磨蚀程度。
实验：
为了验证CFBG监测方法的有效性，进行了一系列实验。首先，制备了不同磨蚀程度的混凝土试件。然后，将CFBG固定在试件表面，并进行连续监测。实验过程中，记录了CFBG的光谱变化，并与试件的磨蚀程度进行对比。
结果：
实验结果表明，CFBG监测方法可以实时、准确地监测混凝土的磨蚀情况。磨蚀程度越严重，CFBG光谱的变化也越明显。通过分析光谱图，可以判断出混凝土的磨蚀程度，并及时采取相应的维修和加固措施。因此，CFBG监测方法可以提高混凝土结构的安全性和可靠性。
结论：
本文基于啁啾布拉格光纤光栅(CFBG)的监测方法，实现了对混凝土磨蚀情况的实时监测。通过实验验证了CFBG监测方法的有效性和可行性。研究结果显示，CFBG监测方法可以准确地判断混凝土的磨蚀程度，并提供了及时的预警和维修方案。因此，CFBG监测方法对于提高混凝土结构的安全性和可靠性具有重要意义。
参考文献：
[1]M.O.F.Araújo、J.L.Pinto、A.D.Pinto、J.L.Santos、J.M.Baptista、T.A.Vega
[2]S.A.Santos、M.J.Pontes、P.A.S.S.Cruz、G.T.Pereira
[3]P.A.S.S.Cruz、A.S.Afonso、M.J.Pontes、G.T.Pereira