光纖傳感器不同布設方式對應變傳遞的影響分析

周蕓旭

摘要：依據應變傳遞理論知識，光纖傳感器的不同布設方式會影響光線傳遞系數和工程的測量精確度，因此，光纖傳感器根據應變傳遞方式的不同整體也分為不同的種類。目前世界上多個國家也都通過采取各種各樣的措施優化光纖傳感器應變傳遞的技術方式，以達到更高的信息傳遞質量。光纖傳感器的不同布設方式作為影響應變傳遞方式的重要因素，本文就將圍繞光纖傳感器不同布設方式對應變傳遞的影響展開分析探究。

關鍵詞：光纖傳感器的現狀;多樣布設方式;影響分析

近年來隨著光纖技術的不斷創新突破，光纖傳感器越來越被廣泛地應用到各個領域當中，尤其是對于土木工程以及建工質量檢測方面，光纖傳感器憑借著耐腐蝕、密度小、適應性強等優勢發揮了不可取代的作用，也為我國的工程建設領域做出了重要的貢獻。但由于我國目前對于光纖傳感器領域的技術還在不斷地開發研究中，而光纖傳感器內部的結構、設計較復雜、研發難度大，所以相關的設計方式也并不完善，同時會存在著許多問題有待解決。光纖的成分十分脆弱，也就導致極易可能在施工過程中損壞光纖傳感器，那么提高光纖傳感器的傳遞精度、穩定性就顯得非常重要，而改變傳感器的布設方式就是有效解決這一問題的關鍵途徑之一。要改善光纖傳感器的布設方式就要充分考慮光纖感應范圍、感應器層次結構、粘貼厚度等等因素，以感應應變傳遞理論為基礎，結合反復實驗的實際結果，對傳感器的應變傳遞方式進行優化，本文就將對此領域進行探究，以為相關從事人員提供參考價值。

一、我國光纖傳感器的傳遞現狀

受世界光纖傳感器發展大環境的影響，現今我國光纖傳感器主要存在著測評不準確、持續性差和穩定性弱的劣勢，這些不足主要由兩個原因引起：1、我國對于光纖傳感器的開發研究還并不完全，缺少相關的統一標準以及設計規范。2、對傳感器的工程設計理論知識的了解還不夠深入并且對力學的研究還不夠透徹，導致不能正確掌握光纖的感知作用機理，因此研發者不能準確判斷光纖傳感器的關鍵作用位置而不能進行精化優化，而裸露在外的光纖傳感器部分性質較差，無法適應惡劣的環境，一旦周圍對傳感器的壓力增大，可能會影響傳感器的工作質量，甚至對光纖傳感器造成損壞。從市場需求的角度來說，光纖傳感器的維持保養需要花費大量的資金，尤其對于那些在特殊環境下工作的光纖傳感器來說，維持它們的工作效率每年需要花費幾十億元，即使這樣，它們的使用壽命也仍然很短，長時間的適用會導致光纖傳感器的應變傳遞效率下降，因此需要定時更換。而對于一些工作要求較高的領域，例如石油化工、生物醫學、水質監測等等更加需要傳感器應變傳遞的精確性和穩定性，因此通過改變光纖傳感器的布設方式來提高應變傳遞的質量就顯得更有重要意義。

二、不同布設方式對傳感器傳遞的影響

目前我國常用的光纖傳感器形式有以下幾種：外貼式光纖傳感器、埋入式光纖傳感器、內置式光纖傳感器，接下來就將對這三種傳感器進行詳細的說明研究。

2.1外貼式光纖傳感器

外貼式傳感器不同于其他的傳感器，有兩種傳遞方式，它可以通過接觸界面的變化而進行信息的傳遞，還可以感應夾持塊之間的距離來傳遞信息，其中第一種在工程建設中被應用的更加廣泛，在多數情況下，依據應變傳遞的理論公式可以推導出，第一種傳遞方式的作用效果更加有效，在建設過程中，產生的工作誤差也更小，無論是在點式還是分布式的實驗測試當中，都呈現出更好的效果，但是這種傳遞方式對于光纖傳感器的物理性質及各項數據等都提出了更高的要求。外貼式光纖傳感器相較于其他類型的傳感器而言，最大的優勢就是對于光纖的保護能力更加強，由于粘貼層附著于光纖的表面，所以對于外界環境具有一定的抵抗作用，同時也具有更好的持續性和穩定性，對于光纖的表層材料，需要選用高性能的復合材料，再根據理論公式不斷對其進行優化設計。

2.2埋入式光纖傳感器

為了便于測量地層內混凝土以及其他物質的成分結構，需要采用埋入式光纖傳感器。同樣根據不同的作用機理，埋入式傳感器也有系統分類，分別可以在不同的地下環境中進行工作，其中，依靠接觸界面傳遞作用的粘貼式傳感器受應變傳遞的影響效果最大，埋入式傳感器不能調控局部的光纖傳遞效率，只能通過對整體的調控進行改變應變傳遞質量，實現對于光纖傳感器的優化設計。埋入式傳感器對土木建設過程中的各種壓力抵抗性更強，對于光纖傳感器整體穩定性的提高效果更好，降低了施工過程中對于傳感器的干擾，不影響其基本的性能，同時埋入式傳感器對于溫度變化同樣具有較強的適應能力，在一定的溫度變化范圍內可以保證傳感器的工作彈性，不會造成大幅度的變化。但是要精確地確定傳感器所需要的尺寸，合理調整過渡層材料的成分特征，對于剛性材料可以采用相似的材料進行代替、混合使用。

2.3內置式光纖傳感器

目前，光纖傳感器主要有分布式和光柵光纖式兩種內置光纖傳感器，這兩種光纖傳感器都可以有效內置于混凝土結構當中發揮作用。混凝土的工程氛圍很多個階段，但是傳感器并不適于分段粘合，這樣很可能會產生斷裂、環繞的情況，地下的結構的成分又非常復雜，所以這也增加了傳感器建設的難度，而內置式光纖傳感器便可以有效解決這一問題，可以在混凝土結構中增加開槽，便于光纖智能筋的固定，保證工作順利開展。為了避免光纖傳感器在受壓時發生彎折而影響應變傳遞效率，內置式光纖傳感器可以保證在一定壓力范圍之內，對壓縮量進行緩沖，減少壓力的瞬間釋放量，同時這也是保證光纖傳感器在混凝土結構中發揮作用的重要基礎保障。

結束語

綜上所述，光纖傳感器的不同布設方式會對應變傳遞造成重要的影響，因此，應該加大對于此領域研究的力度，提高重視程度。我國在完善傳感器應變傳遞技術方向上還有很大的進步空間，通過不斷的努力創新以及對國外優秀傳感器技術的經驗借鑒，相信在不久的將來一定實現對于光纖傳感器性能使用的優化設計，提高光纖傳感器的應變傳遞質量水平。

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（作者單位：哈爾濱理工大學）