• 土石坝和大坝采用光纤光栅传感技术进行安全监测的意义。

无论是小的水利工程土石坝,还是发电蓄水用大坝,其建设和使用期往往长达几十年,甚至上百年。

在这个过程中,土石坝和大坝由于长期受到风吹、日晒、雨淋、水压、地壳变动等外在影响,以及材料老化、环境侵蚀所造成的疲劳效应、突变效应、长期载荷效应等灾害因素的叠加,将不可避免地导致土石坝和大坝结构的抗力衰减和损伤积累,从而使抵抗自然灾害的能力下降,甚至在正常环境作用下的能力也会下降,在极端情况下会引发灾难性的突发事故。所以必须利用技术手段将大坝的安全监测,始终贯穿于勘测、设计、施工、运行等各个环节。

二、北京大成永盛科技有限公司生产的光纤光栅传感器(包括FBG温度计、FBG应变计、FBG应力传感器、FBG振动传感器等),可以被用于土石坝和大坝的安全监测,其技术原理如下:

分布式光纤传感技术与光纤光栅传感技术在原理上的区别

光纤光栅和光纤光栅传感器基本原理之一,光波的反射与干涉(叠加)

FBG布拉格光纤光栅概念及原理-工作原理、测温测力测应变原理-封装原理

光纤光栅和光纤光栅传感器基本原理之二,FBG传感工作原理图、原理公式—测温测力测应变原理

三、大成永盛的光纤光栅传感技术在土石坝和大坝安全监测系统中的系统组成图如下:

土石坝和大坝光纤光栅安全监测系统组成图 

四、土石坝和大坝光纤光栅安全监测系统主要包括以下产品:

1、推荐采用的光纤光栅应变传感器

大量程光纤光栅应变传感器-布拉格FBG应变计

北诺®大量程光纤光栅应变传感器(FBG应变计)实物图——单端型长度1米

该产品为大量程光纤光栅应变传感器(FBG应变计,用于应变测量)。可以为单端结构,插入被测物进行应变测量;也可以是双端式结构,卡具固定或表贴后进行应变测量,同时实现串联后的多点应变测量。该产品结构与光纤光栅应力传感器相同。

产品概述:

北诺®大量程光纤光栅应变传感器(FBG应变计)由光纤接头(FC、SC、LC、ST等)、高弹材料和单点光纤光栅(FBG)封装组成。根据所用材料不同,可工作在常温或最高250度高温(按需定制)。

该产品具有体积小、重量轻、高抗拉、高抗压、防水防潮、全密封等特点。利用布拉格光栅(FBG)的应变特性,可将本传感器插入、焊接、表贴、胶粘到被测结构体内部或表面进行应变的检测和监测。

2、推荐采用的光纤光栅应力传感器

光纤光栅应力传感器-布拉格FBG应力计、拉力计

北诺®毛细®无缝钢管 双端光纤光栅应力传感器(FBG应力计、拉力计、压力计)实物图

该产品为无缝钢管封装的光纤光栅应力传感器(FBG应力计,用于应力测量)。可以为单端结构,插入被测物进行应力测量;也可以是双端式结构,浸入或表贴后进行应力测量,同时实现串联后的多点应力测量。该产品结构与光纤光栅应变传感器相同。

产品概述:

北诺®毛细®无缝钢管光纤光栅应力传感器(FBG应力计)由光纤接头(FC、SC、LC、ST等)、不锈钢无缝钢管和单点光纤光栅(FBG)封装组成。

该产品具有体积小、重量轻、高抗拉、高抗压、防水防潮、全密封等特点。利用布拉格光栅(FBG)的应变特性,可将本传感器探入、卡入、表贴、胶粘或埋入到被测结构体内进行应变的检测和监测。

3、推荐采用的光纤光栅温度传感器

100℃光纤光栅温度传感器-单点/多点布拉格FBG温度计

北诺100摄氏度毛细无缝钢管单端光纤光栅传感器(01型)成品实物

产品别名:光纤光栅传感器,FBG温度计,温度感应器,温度探头,温度器,测温器,光纤光栅探针,FBG探头。产品功能;零下40℃至150摄氏度的单点/多点温度检测,温度测量;应变、应力传感器的温度补偿。

3、推荐采用的光纤光栅振动传感器

光纤光栅振动传感器-FBG震动测量器

产品别名:光纤光栅震动传感器,FBG振动测量仪。产品功能:对于各种频率振动/震动信号的监测。

光纤光栅振动传感器产品原理:

北诺®毛细®无缝钢管光纤光栅振动传感器是大成永盛光纤光栅应变传感器的一种定制应用。利用振动信号对于光纤光栅形变的影响,可对光纤光栅振动传感器所处环境中的振动信号进行测量,并通过光纤光栅解调仪提取出振动/震动信号的频率、振幅等信息。

5、推荐采用的光纤光栅解调仪(光纤光栅形变应变监测主机)

光纤光栅解调仪—高速高频FBG分析仪

高速高频光纤光栅解调仪实物图

本产品为北京大成永盛科技有限公司配套高速高频光纤光栅解调仪;该光纤光栅解调仪适配大成永盛各种规格型号光纤光栅传感器(温度、应力、应变FBG sensor),具有端口密度可调(1、2、4、8、12、16通道),高速高刷新频率等特点;产品软硬件均为国产,管理系统开源可审查,安全可控;可替代进口MOI、LUNA等产品使用。

五、大成永盛的北诺®毛细®系列光纤光栅传感器为特色专利结构,可埋设在土石坝和大坝光纤光栅安全监测系统中各个部位,如前期的土石坝和大坝建设中可直接埋入坝体混凝土中,后期的土石坝和大坝维护中可直接布放于坝体的内外表面。此外,该产品还拥有以下优点:

光纤光栅传感器的直径-毛细®体积小-0.6毫米,常规尺寸0.9mm的FBG传感器

光纤光栅温度传感器优点分析,灵敏度高的FBG温度计

光纤光栅传感器安装方法-重量轻带来的维护优势-最轻1.7克/米的FBG传感器

光纤光栅传感器可在水中使用吗-防水防潮的FBG传感器-湿气,潮气,液体环境

六、光纤光栅传感器在土石坝和大坝中的安装和布放是传统难点,不过由于大成永盛的各种光纤光栅传感器的特殊专利设计,使得北诺®毛细®系列光纤光栅传感器具有高抗拉、高抗压、高强度、防水防潮、耐腐蚀、无可燃物等特点,配合大成永盛的各种传感器专用固定夹具,可以轻松实现把传感器直接绑扎在钢筋笼内,埋设在大坝混凝土中,尤其是当把传感器埋设在混凝土中的时候,可以同时对混凝土进行捣固和压实处理,并不会影响传感器的使用,解决了传统传感器最大的安装布放问题。

大成永盛的各种光纤光栅传感器也可以采用专用夹具固定在大体的内外表面,对土石坝和大坝的裂缝形变进行实时在线监测。