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FBG在结构物监测中的应用
随着现代工程技术的发展，大型的结构物如大桥、高楼建筑和水坝等，相继涌现。这些结构物的安全性和稳定性一直是关注的焦点。在日常维护和监测中，传统的方法无法满足要求。而FBG技术的广泛应用，则为结构物监测提供了可靠的解决方案。下面将就FBG在结构物监测中的应用进行详细的探讨。
一、FBG技术简介
FBG（FiberBraggGrating）光纤光栅传感技术，是目前光通信和光传感领域中经常使用的一种光学传感器。它由加工光纤制成，通过在光纤中序列性打入一些固定的密集光折射率模式区域，形成一种周期性的反射光栅结构。这种反射光栅结构可以准确地通过波长选择性反射、反射谱等光学特性来检测测量物理量的变化。使用FBG光栅传感器，可以对各种物理量如温度，应力、压力、挠度和形变等进行测试。
二、FBG在结构物监测中的应用
1.温度监测
在大型工程项目中，长期暴露在高温和低温环境中的材料会因收缩和膨胀而损坏。通过在FBG曲线上检测出的任何波长偏移，就可确定材料的温度。为此，FBG传感器可用来监测损坏的情况，如桥梁的沉降、裂缝和裂缝的扩展等，因为这些明显的异常都与温度的变化有关。
2.监测桥梁扭转变形
由于桥梁经常承受车流和人流的重压和震动，因此监测其变形和扭曲非常重要。FBG传感器可用于实时监测桥梁的变形，即便是在较小的变形也能较为准确地得出数据。这可用于检测桥梁是否已经扭曲或缩小，以及桥梁中是否存在扭曲或扭曲过多的特定区域。
3.监测结构体的应力变化
在桥梁和其他结构体的监测中，应力变化是最常见的问题之一。由于车流和未来的升降，桥梁和其他压力下的结构体容易发生变形和走样，这就可能产生严重的后果。通过在结构体中引入FBG传感器，可以轻松地监测任何应力的地点。在监测高斯梁时，可通过FBG传感器获得高斯应力，该高斯应力是由桥梁受到的交通载荷量除以梁的长度所得。
4.融雪与冰冻周期监测
雪和冰都能对桥梁结构面造成严重的损害，因此在告知结构体受到雪和冰之前就通知维护人员至关重要。FBG传感器正是有利于获得这些关键信息的仪器之一。实时的FBG数据可以准确反映出当前环境的状态。维护人员可以对比多天的数据以确定结构体在正常工作状态下的特定位置，以快速减轻压力。
5.监测建筑结构的安全性和稳定性
在建筑结构中，过度的振动通常标志着结构的不稳定或损坏。FBG传感器可用于检测建筑物的振动情况。在特定区域的传感器可获得多颗FBG所得到的数据，以确定完整的建筑物环境中的振动情况。FBG传感器的使用从根本上改变了结构的安全义务。
三、FBG技术优点
1.长期稳定性高
由于光纤光栅传感器没有电机和其他机械零件，且由于光纤材料的化学惰性和长期不受外界干扰的保护，因此光纤光栅传感器的长期稳定性很高。因此，传感器技术在建筑物监测和其他需要长期稳定精度的应用中被广泛采用。
2.准确度高
光纤光栅可以采用微小的长度变化来检测两条光纤之间的距离。由于光纤光栅需要具备这种高精度点对点测量，所以它的精度非常高，即便是微小的变化也能够被检测到。
3.多场应用
光纤光栅传感器技术可用于温度、压力、拉伸、弯曲等检测场合，适用于不同的环境温度、潮湿度、酸碱度等场合，不受外部电磁干扰等影响。且无需维护，采用简单。
四、总结
结构物监测是一个重要的领域，以确保建筑物的安全和有效运行。由于FBG传感器技术具有高精度、长期稳定性和多场应用等优点，因此适用于通过对温度、压力、拉伸、弯曲等参数进行检测的结构物监测。长期以来，技术的快速发展、低成本和准确性的改进，使FBG传感器技术成为建筑物结构、桥梁和其他结构温度、振动和应力变化检测监测的最佳解决方案之一。