请选择 进入手机版 | 继续访问电脑版
我的账户
52监测网

安全监测行业网站

亲爱的游客,欢迎!

已有账号,请

如尚未注册?

[热门文章] 光纤“神经网”:FBG传感技术如何为大型桥梁装上安全大脑

[复制链接]
Chenj8 发表于 2025-6-6 13:56:21 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题

一分钟快速注册,登录后可查看、下载更多资源。

您需要 登录 才可以下载或查看,没有帐号?立即注册     

x
桥梁作为交通系统的咽喉,其结构健康直接关系公共安全。传统监测技术(如电阻应变片)在大型桥梁应用中面临抗干扰差、长期稳定性不足等瓶颈。而光纤布拉格光栅(FBG)传感技术凭借抗电磁干扰、毫米级精度、分布式组网等优势,正成为桥梁健康监测的黄金标准。以下结合前沿案例解析其应用突破



一、FBG技术如何把脉桥梁健康?

原理:FBG传感器通过反射光波长变化感知应变/温度扰动,波长漂移量(ΔλB)与应变(Δε)、温度(ΔT)呈线性关系:
ΔλB = Kε·Δε + KT·ΔT

分布式组网:单根光纤可串联数万个FBG节点,实现桥梁关键截面(如主梁、墩台、铰缝)应变的连续空间覆盖,精准定位损伤区域。




二、大型桥梁应用:从实验室到工程实战

东海大桥主航道桥


FBG传感器布设于主梁关键断面,实时监测动/静态应变。


对比传统电阻应变片:抗零漂性能提升40%,长期稳定性满足海洋高湿高盐环境。


东营黄河大桥(预应力张拉监测)


施工阶段FBG跟踪预应力钢束张拉过程,应变监测值与理论值误差≤11.4%,验证了施工控制的精准性。


装配式梁桥铰缝监测


通过FBG获取各空心板梁应力比重系数,实现铰缝服役状态无损评估,预警脱缝风险。




三、技术突破:从单点感知智能诊断

分布式长标距FBG:标距长度突破至10-200cm,融合局部与全局监测,动态识别桥梁开裂/屈服损伤。


多物理场融合监测:如宁淮城际铁路智慧造桥机集成FBG与物联网技术,实时分析结构内力+线形+振动,施工周期缩短2个月。


温漂智能补偿:机器学习算法自动校正环境干扰(如清华团队石墨烯增强型FBG),误差控制至±0.05℃




四、挑战与突围:国产化进程加速

卡脖子环节:高端解调仪光源芯片长期依赖进口(如美国Coherent公司),面临断供风险。


国产破局:


武汉理工光科突破飞秒激光加工工艺,覆盖京沪高铁全线监测;


长飞光纤与华为合作开发空分复用(SDM)光纤,单纤承载节点数突破10万,成本降至0.5美元/节点。




五、未来:从监测生命体数字孪生

自供电FBG传感器:解决偏远桥梁供电难题(如集成压电能量收集模块);


量子加密传输:保障国防桥梁数据安全(DARPA已应用于F-35战机蒙皮监测);


数字孪生驱动:GE航空通过FBG多物理场数据构建发动机数字孪生体,研发周期缩短40%——桥梁全生命周期管理时代已来。




桥梁的光之铠甲:一根光纤,十万个神经末梢。当纳米级光栅以光速镌刻结构健康密码,我们看见的不仅是37亿美元的市场蓝海(2025FBG温度传感规模),更是基建安全从被动抢险主动护航的范式革命。


回复

使用道具 举报

您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册     

本版积分规则

关注0

粉丝0

帖子168

发布主题
扫码登录
扫码识别 即刻登录

客服电话:010-62978778

客服邮箱:support@anxinjoy.com

周一至周五 8:30-17:30

地址:北京海淀区金隅嘉华大厦c座1005

Powered by Discuz! X3.2@ 2001-2013 Comsenz Inc. 京ICP备16000992号-2 京公网安备 11010802022300号