长距离超弱的FBG应变传感器对结构缺陷不敏感:数值模拟和实验验证验证

科学领域:

• 结构工程 结构工程
• 材料科学 材料科学 材料科学
• 光纤传感传感器是指光纤传感器.

背景情况:

• 混凝土结构的应变监测对于安全和维护至关重要.
• 表面缺陷和材料不均性对传统应变传感器构成重大挑战.
• 精确的应变测量对于评估混凝土基础设施的结构完整性至关重要.

研究的目的:

• 为混凝土结构提出一种新的应变传感器阵列,在存在缺陷时提高性能.
• 开发基于超薄纤维布拉格格 (UWFBGs) 的长度传感器,以减轻应变突变现象.
• 为了评估传感器在准确反映应变场分布和整体变形方面的有效性.

主要方法:

• 使用长尺结构与超薄纤维布拉格格 (UWFBG) 阵列相结合.
• 将连续结构应变转换为UWFBG的平均应变,以抑制缺陷诱导的突变.
• 进行模拟来分析传感器的性能和减少缺陷干扰.
• 进行实验测试,将拟议的传感器与传统的点式纤维布拉格格 (FBG) 传感器进行比较.

主要成果:

• 模拟表明,长距离传感器有效地减少了结构缺陷的干扰.
• 传感器对缺陷的敏感性随着尺寸长度的增加而降低.
• 实验测试证实了传感器能够准确地绘制混凝土结构中的表面应变场和整体变形.
• 与传统的点型FBG传感器相比,拟的传感器在具有挑战性的条件下表现出更高的性能.

结论:

• 拟议的长度UWFBG传感器阵列为具有表面缺陷和材料不均的混凝土结构中应变监测提供了强大的解决方案.
• 这项技术提供了低需求的长距离应变传感能力,增强了结构健康监测.
• 传感器准确地捕获全球变形,同时有效地过出由缺陷引起的局部应变异常.