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用于交通监测的FBG传感器长期性能和优化布设方法研究
| 论文题名： | 用于交通监测的FBG传感器长期性能和优化布设方法研究 |
| 关键词： | 交通监测技术;FBG传感器;使用寿命;布设工艺;灵敏度系数 |
| 摘要： | 随着经济的发展，高速公路在日常生活中的作用日益重要。为了保证高速公路的正常运营，需要随时掌握道路的健康信息及损害状况，传统的检测技术存在着种种弊端，亟需一种道路健康实时监测系统。FBG传感器已逐渐在交通监测中得到应用，然而高速公路的使用寿命长达十几年甚至几十年，因此，研究传感器埋设于路面后的长期使用性能具有重要的意义。 论文采用两种不同的封装材料和方法对裸光栅进行封装，得到刚性（G型）和柔性（R型）传感器，进行拉伸标定，确定传感器的应变灵敏度。将传感器埋入SMA-13沥青混凝土试件中，进行静载标定、长期动载试验，并对传感器进行长期冻融试验，综合分析传感器长期使用性能。 实验结果表明，G型传感器的灵敏度系数分别为1.492pm/με，1.552pm/με，R型传感器的灵敏度系数分别为5.833pm/με，4.642pm/με。两种传感器的灵敏度系数较裸光栅（1.1 pm/με）均有一定的提高，R型传感器起到了更大的增敏作用。将两部传感器埋入试件中，其中心波长与外部荷载之间线性关系良好。长期动载过程中，两部传感器中心波长的变化规律均为前期迅速增长，中期继续变大，但增速变缓，后期波长不再变化。长期动载后，传感器中心波长与荷载之间线性关系依然良好，且与动载前相比灵敏度系数相差不大。G型传感器长期动载下的有效工作时间为254h，可抵抗车辙仪试验轮往返碾压6.4×105次，折合实际道路应用中的使用寿命为3.92年，R型传感器长期动载下的有效工作时间为240.5h，可抵抗车辙仪试验轮往返碾压6.06×105次，折合实际道路应用中的使用寿命为3.7年。传感器长期冻融循环前后中心波长与荷载之间具有较好的线性关系，灵敏度系数变化很小，低温环境下工作性能良好且稳定。 将FBG传感器应用于道路监测中，需要研究其在道路上的布设工艺。论文结合轮迹横向分布频率曲线，优选出测量车速、车重时传感器的布设方法。研究表明，双排布设FBG传感器，且一排布置单部，另一排布置多部即可满足对行车车速、车重测量的要求。 |
| 作者： | 张松 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 解建光 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京航空航天大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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