光纖傳感器的發展綜述★

1 研究及實踐概況

1．1 研究概況

近三十年來，隨著控制工程的發展，多種驅動材料開始融入土木結構。利用自動控制機制，根據自診斷的結果，由耦合在結構中的驅動系統做出必要的反應，實現智能控制，達到智能土木結構的第三層次［1］。1978 年，加拿大 K．O．Hill等人［2］發現含鍺光纖，觀察到入射光和反射光在光纖內部形成干涉條紋能夠導致纖芯折射率沿光纖軸線周期性變化，發現光纖中的光致光纖效應，并研制出世界上第一根Bragg光柵光纖。1989年，GMelt等人發明了紫外側寫入技術，不僅提高了光纖的寫入效率而且可以通過變化兩束相干光的夾角，改變Bragg光柵的周期，控制光纖Bragg波長。

1．2 光纖材料的實踐概況

光纖材料的應用研究為土木工程領域注入了新的活力和內容，目前的應用研究集中以下方面的研究:

大型結構的應力、應變監測。對其施工及工作狀態進行安全性評定的基礎。利用光纖傳感技術、形狀記憶合金的電阻特性，壓電材料的壓電效應、半導體的壓阻效應均可對土木結構的應力、應變實時在線監測。

裂縫探測。土木工程中大量采用鋼筋混凝土結構，該類結構損傷的最初表現為混凝土開裂，裂縫可由外荷載或結構變形引起，也可能由混凝土結構內部徐變收縮導致。裂縫的出現不僅影響結構的外觀與正常使用，而且嚴重時危及結構安全。因此，需要通過對裂縫出現位置、發生、發展監測后進行判斷。

混凝土收縮應變監測。混凝土固化期間，不均勻的收縮應變是混凝土結構出現裂縫的主要原因之一，這種影響對大體積混凝土(如壩體、基礎底板)較為嚴重，降低混凝土的整體性，削弱抗滲性能等。……