结构健康监测系统光纤Bragg 光栅应变计的异常诊断
2021-12-14王清梅李振伟楚敬敬
光学精密工程 2021年11期
孙 晓,王清梅,李振伟,楚敬敬
(1. 青岛科技大学自动化与电子工程学院,山东青岛266061;2. 中科院国家天文台,北京 100012)
1 引 言
为确保结构的安全可靠,结构健康监测技术[1]广泛应用于土木工程结构、钢结构等大型工程中,通过布设各类传感器,监测并评估结构的健康状态。光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grat⁃ing,FBG)应变计是一种光纤传感器[2],它利用光纤的光敏性在纤芯上建立折射率调制,光栅的周期和折射率随安装点的温度和应变变化,引起反射光波长的变化,通过测量反射光波长的变化,来测量目标的应变信息。FBG 因其光信号稳定,单根光纤可串联多个光栅测点[3],不受电磁干扰,适合分布传感等特点[4],大量应用在工程结构的应变监测中。
500 米口径球形射电望远镜(Five-hundredmeter Aperture Spherical Telescope,FAST)为具有主动反射面的球冠状大型射电望远镜[5]。主动反射面系统结构特殊且空间跨度大,为保证主动反射面可靠工作,建设了一套主动反射面健康监测系统[6],用于反射面的故障诊断与预警。其中,用于索力监测及圈梁钢结构监测的FBG 应变计共计416 个。这些传感器长期工作于复杂的室外环境中,易发生安装失效、蠕变、漂移、老化和线路故障等问题,使其监测数据错误或失效。传感器故障会直接影响健康监测系统的性能,必须进行及时的检查与维护,识别并排除异常,保证数据的可靠性。如果采用人工巡检排查的方法,不仅工作量大,而且许多传感器的安装位置不具备人工观察的条件,无法及时有效地发现与维护故障测点,从而形成安全隐患。……
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