光纤传感技术在桥梁检测中的运用探析

黄铭良 葸瑞涵 刘 凯

南京邮电大学，江苏 南京 210023

光纤传感技术在桥梁检测中的运用探析

黄铭良 葸瑞涵 刘 凯

南京邮电大学，江苏 南京 210023

光纤传感器是通过运用光纤传感技术来进行检测的一种元器件，其无论是从技术上还是从应用上都明显优于传统传感器。在现时代的桥梁检测之中，人们对于光纤传感技术的依赖越来越强，其与传统的电力检测技术相比，不仅测量的数据更加精准，而且在桥梁结构的安全设置方面以及桥梁的维护管理方面都有着很强的推动作用，所以光纤传感技术在桥梁检测方面攻占的领地也在不断扩大。

桥梁的监管以及维护保养中，最常应用的是电力传感测量技术，比如对电阻应变片、振弦式传感器等的使用，通过这些来开展桥梁结构的安全检测工作。但电磁干扰或者空气湿度等原因经常导致电类传感器设备出现灵敏故障而产生精度报告问题，因此对桥梁结构安全状态的长期监测不能达到严密的要求。光纤传感器技术是一种新技术，在桥梁安全检测方面做出了重大贡献，其在桥梁检测中的运用造就了桥梁发展史上又一个傲人的里程碑。

1 深入认识理解光纤传感技术

1.1 光纤传感器的认识

光纤传感器是光纤技术的新产物，是区别于传统传感器的新型产品。其耐腐蚀性能很高，对介质的影响微乎其微，并且对于电磁干扰有着很强的抵御性能。较之传统传感器，光纤传感器的信息载体进化成了光，利用光纤来传递敏感信息，因此同时具备了光纤和光学测量的特征。这种新科技的研发为我国的科学技术的发展做出了重要贡献，并在我国很多领域得到了广泛传播。光纤传感器网一般包括单点式传感器、多点式传感器和智能光纤传感器。

1.2 光纤传感技术原理

光纤传感器先是把光源光通过光纤输送到调制器，使待测参数和进入调制区的光发生反应，从而促使光的有关性质发生改变，包括光强的改变、光的波长改变、光的频率改变等。经过以上变化的光叫作被调制的信号光。这些信号光接着经光纤输送到光探测器，通过被测量对光的传输特征加以影响，最终达到测量的目的，从而获取被测量的相关参数[1]。光纤有其特殊优点，比如：能够对抗电磁以及原子辐射的干扰；在机械性能方面，光纤具有直径极小、材质柔软、重量特别轻的优点。此外，光纤的化学性能也很强，耐水、耐高温、抗腐蚀，并且具备绝缘、无感应的电气性能。对于人们无法触及的区域以及对人体有危害的环境，可以利用光纤传感技术为人们采集相关数据，并且它还可以跃居人类的生理极限之上，可以收取人类感官所不能接收的信息。在桥梁建设中，光纤传感技术利用光纤检测某些特定的物理量的敏感特性，可以将外界物理量转换成可以直接测量的信号，进而转换成高精度的测量数据以供人类在桥梁建设时参考。

2 桥梁检测内容报告

2.1 桥梁健康检测技术的主要内容

桥梁对于水路、陆路等的连接有着关键的枢纽作用。桥梁的安全性、可靠性的高低不仅对桥梁本身至关重要，还对人们的生命财产安全有着重要的影响。桥梁的内部如果出现损伤，势必会造成桥梁的质量下降，并使其不能够安全有保障地被使用。因此，健康检测和安全测评是桥梁建造的关键环节，对桥梁的安全使用和管理有着重要的指引作用。首先，检测该桥梁的使用设计载荷压力，简而言之就是逐步向检测的桥梁添加压力直到设计承载负荷。如果在规定的时间段内该桥梁没有出现任何裂缝、破损、塌陷等质量问题，说明该桥梁处于安全使用状态。此外，在检测过程中，重点监测多发问题，比如桥梁结构中的钢筋裸露问题、孔洞问题等。最后，也不能忽视对桥梁钢筋的检测。

2.2 桥梁健康检测技术的检测评估

桥梁健康检测技术的评估包括对桥梁内部损伤的检测，以及对桥梁具体性能的整体、全面的检测。现在多是利用光纤传感技术来实施此项评估。一则检测评估桥梁主体构架，对其品质进行测评检验，以此测评结果判断是否需要进行维护修缮等工作；二则在桥梁使用过程中评估检测其性能，以此判断桥梁的建造是否达标、是否符合使用要求[2]。

3 光纤传感技术在桥梁检测中的具体运用

3.1 桥梁构架方面的检测

对桥梁构架实施检测可以具体化桥梁健康状况。现在行业内应用最广的是F−P光纤传感器与光纤光栅传感器，二者分别用于检测桥梁的局部承载能力和分布承载能力。

3.2 对混凝土裂缝的检测

为防止因混凝土中散发的大量热量而导致的温度应力和裂缝问题，通常在现有的桥梁结构上埋入或粘贴光纤传感器时刻检测桥梁建设状况。光纤传感器直径和体积都非常小，并且质量轻、绝缘、耐腐蚀，能够进行传感传输，还能够抗干扰。这些优势都决定了其在桥梁检测中的地位越来越高，对桥梁检测工作能够有更好的保障。

3.3 钢索应力及变形检测

桥梁工程师在设计构建拉锁式桥梁的时候，一般会把光纤预先铺设于树脂以及其他的纤维之中，并且利用钢索束捆。通过光纤传感技术可以检测钢索应力和变形状况、检测锚索承载力等，以保证桥梁建设的质量和安全。

4 结语

光纤传感技术在桥梁检测中日益成熟，能评估判断桥梁的安全性，实时监测桥梁状态，更有助于深入研究桥梁结构，完善桥梁设计，延长桥梁使用年限。光纤传感技术的优越性一定会在桥梁检测体系中得到广泛的使用。

[1]刘亚昌.浅谈桥梁的检测与维修加固[J].交通科技，2013（1）：33-34.

[2]张森，王臻，刘孟华，等.光纤传感技术的发展及应用[J].光纤与电缆及其应用技术，2007（3）：1-3.

Application of Optical Fiber Sensing Technology in Bridge Detection

Huang Mingliang Xi Ruihan Liu Kai
Nanjing University of Posts and Telecommunications, Jiangsu Nanjing 210023

Optical fiber sensor is a component that uses optical fiber sensing technology to detect, and it is superior to traditional sensors both in technology and in applications. In the present era of bridge detection, the dependence of people on optical fiber sensing technology becomes stronger. Compared with the traditional power detection technology,it is not only the measurement data is more accurate, but also the maintenance management in the safety of the bridge structure and the setting of the bridges has a strong role in promotion. So the optical fiber sensing technology in the bridge detection territory is also expanding.

optical fiber sensing technology; bridge detection; application

键词：光纤传感技术；桥梁检测；应用

U446

A

1009-6434（2017）7-0047-02

黄铭良（1995—），男，汉族，广东肇庆人，本科学历。葸瑞涵（1996—），男，汉族，宁夏固原人，本科学历。刘凯（1994—），男，汉族，陕西渭南人，本科学历。