淺談道路橋梁建設過程中光纖傳感器的應用

李錢錢 高帥

摘 要：伴隨著社會經濟的不斷發展，各行各業在經濟快速發展的大背景下都獲得了蓬勃的發展。經濟的快速發展必然會推動交通運輸行業的進一步發展，由此，交通變得越來越發達，道路橋梁行業也獲得了一定的進步和發展。在道路橋梁發展的過程中，光纖傳感器發揮著重要的作用，本文主要針對道路橋梁使用過程中光纖傳感器的組成原理以及特點做出簡要的分析，介紹了光纖傳感器的重要作用和意義。

關鍵詞：道路橋梁；光纖傳感器；應用

引言：在道路橋梁行業施工的過程中，經常會利用到光線傳感技術，這是一種普遍應用的技術。光纖傳感技術是從70年代中期發展起來的一門技術，光纖傳感技術是伴隨著光纖和光的通信技術發展起來的一門新的技術。光纖傳感器在使用的過程中有很多的優點，比如靈敏度高以及耐腐蝕性能強和絕緣等特征，而且結構十分簡單，重量也很輕，在使用的過程中有很多的優點和好處，也極大的被應用在道路橋梁的施工過程中。

1 光纖傳感器的組成原理

一般情況下，光纖傳感器主要是由光源、光纖和探測器三個部分組成，首先，光源發出光，然后進入光纖，經過光纖之后進到調制區，進入調制區之后，外界被測量的參數作用于進入調制區內的光信號這樣就會改變相關的光學的性質。光纖傳感器中得到光纖一般都是由纖芯，包層以及塑料護套組成，纖芯和包層都有著不同的折射率，與此同時，樹脂涂層又能夠對光纖起到一定的保護作用。如果按照材料對光纖進行分類，光纖可以分為玻璃光纖和塑料光纖，如果根據光纖纖芯和包層的折射率分布情況可以分為階躍折射率型光纖以及梯度折射率型光纖這兩種類型。光纖在整個施工的過程中起著至關重要的作用，光纖能夠對光波起到約束和引導的作用，更方便光的傳播，也是一種十分重要的智能的材料。對整個工程的施工有著重要的意義。

2 光纖傳感器的類型

在對光纖傳感器使用的過程中不難發現，光纖傳感器有很多的類型，一般情況下，把光纖傳感器的類型分為傳感型和傳光型兩種類型。傳感型光纖傳感器還有另一個名稱是功能性光纖傳感器，這種傳感器主要是使用單模光纖進行操作，光纖在使用的過程中，不僅僅發揮著傳遞光的作用，光纖也是一種敏感的元件，光線在利用光纖本身的傳輸特性經被測物理量作用而發生變化的特點，最終調節光導的屬性。針對這樣的現象，這一類的傳感器又可以被分為光強調制型以及相位調制型和偏振態調制型和波長調制型的相關的類型。正是因為光纖本身就是敏感的元件，所以，在使用的過程中，通過加長光纖的長度可以得到更高的靈敏程度。傳光型傳感器是將經過被測量的對象所調制的光信號輸入進到光纖之后，在光信號的作用下進行處理，最終組成相應的傳感元件。除此之外，根據光纖傳感器的測量范圍可以分為三個種類，主要包含點式光纖傳感器，積分式光纖傳感器，以及分布式光纖傳感器這三個種類。

3 光纖傳感技術和傳統技術的差距

在橋梁工程建設的過程中，傳統的檢測技術一般都是電檢測技術，大部分的工程施工都會采用這種方式進行檢測，電檢測技術的應用原理就是在橋梁工程的關鍵部分安裝電阻應變片，通過利用這種方式對整個工程進行有效的合理的檢測，通過利用電阻應變片和電阻之間的關系進行合理的準確的測量，最后利用科學的手段對所測量的數據進行統計和分析。在進行電檢測的過程中，電信號作為一種重要的傳輸媒介，利用導線能夠進行有效的傳輸，但是，盡管電檢測被應用的十分廣泛，電檢測技術在使用的過程中存在很大的缺點，最明顯的缺陷就是電檢測技術受到環境的影響十分的明顯，受到氣候的影響也比較大，受到外界環境的影響，電阻可能會增加，很可能發生短路的現象，在使用的過程中，一旦電路出現老化的現象，可能會出現嚴重的事故。嚴重的情況下可能會發生火災和爆炸等重大事故。所以，在使用光纖技術的過程中應該加以注意，以免出現不必要的事故。相比較電檢測技術，光纖傳感技術就擁有很強的優點，在某些方面會超越電檢測技術。在使用光纖傳感技術得到過程中，傳播的介質主要是光信號，光纖是重要的傳輸工具，而且光纖 的制作材料也有很大的優點，主要的制作材質是絕緣的媒介以及石英玻璃，這種材料就具備絕緣的特性，在高溫的條件下也很難受到影響，對自然環境的要求比較低，也不容易受到氣候的影響，除了這些重要的影響之外，在使用光纖傳感技術的過程中，光纖傳感技術最大的特點在于使用這種技術不會對道路橋梁的工程造成破壞，也不會影響工程的質量，一定程度上會促進整個工程的發展，總之，利用光纖傳感技術有很多的好處。也會促進整個工程的發展和使用。

4 我國光纖傳感技術的使用現狀

目前，我國很多的道路橋梁在施工的過程中都會利用光纖傳感技術，因為相比較傳統的檢測技術相比，光纖傳感技術有很強的優越性。目前我國額度道路橋梁的檢測設計都是在設計和施工安裝完成交付使用之后，對橋梁進行定點的檢測，一般的檢測方式都是電檢測的方式，但是隨著科學技術的不斷普及以及光纖傳感技術得到不斷的普及，光纖傳感技術使用的范圍也變得越來越廣泛。目前，我國很多的大學以及相關的施工單位都已經對光線傳感器應用于橋梁建設的過程中進行了相關的理論的研究，而且在實驗的過程中都取得了比較好的成果。在進行實驗的過程中，運用了相關的波長掃面光源，而且還利用了兩個準直結構的方法，另一個作為傳感干涉儀，這樣一來就實現了很大范圍內對間隔進行丈量，而且還會放寬了對光源的穩定性和掃描重復性的要求，這樣就容易使得系統在間隔的長期監控丈量的方面有更強烈的優勢，使用的范圍也變得越來越廣泛。

結語

橋梁在施工過程中的施工監測，成橋后的結構狀態監測和識別，以及橋梁在長時間運營后的損傷檢測、剩余壽命預測有助于從根本上消除隱患及避免災難性事故的發生。而要實現這一目標，必須解決的關鍵問題之就是如何選擇精度高、耐久性好、可進行大范圍分布測量的橋梁結構狀態參數測量手段。光纖光柵傳感技術由于具有上述優點已經成為了橋梁結構健康監測的重要測試手段這在國內外橋梁的一些監測實例中已得到了很好的印證。隨著我國經濟實力的不斷增強、技術的不斷進步隨著橋梁工程中新材料、新橋型、新施工工藝的逐步應用以光纖光柵傳感技術為核心的橋梁結構健康監測系統的開發和應用將會很快在我國變成現實。更好的促進道路橋梁行業的發展。

參考文獻：

[1].武湛君.張博民.王殿富等光纖傳感器在民用建筑結構中的應用[J]哈爾濱工業大學.學報200134）469-474

[2].陶寶褀.智能材料結構M北京：國防工業出版社.1997

[3].趙廷超.黃尚廉陳偉民機敏土建結構中光纖傳感技術的研究綜述重慶大學學

fE，1997，20（5）：104-109

作者簡介：

李錢錢（1996.11.18）女，漢族，四川省巴中市，上海理工大學本科生，研究方向：光電信息科學與工程

鄭州大學本科生：高帥（1995.02.24）男，漢族，山西省大同市，本科生，研究方向：道路橋梁與渡河工程