[01375001]基于光纤光栅的结构健康监测与损伤检测关键技术研究

结构健康监测与损伤检测是指利用现场的无损传感技术，通过包括结构响应在内的结构系统特性分析，达到检测结构损伤或退化的目的。现代结构健康监测系统主要包括传感系统、数据采集系统、数据处理与分析系统、状态评估系统和数据管理系统。　　结构健康监测技术是发展一种最小人工干预的结构状态的在线实时连续监测、检查和损伤探测的自动化系统，能够通过局域网络或远程中心，自动报告结构状态。　　它与传统的无损检测技术(Nondestructive Evaluation,即NDE)不同，通常NDE技术运用直接测量结果确定结构的物理状态，无需历史记录数据，诊断结果很大程度取决于测量设备的精度以及检测者的经验水平。而健康监测技术是根据结构在同一位置上两个不同时间的测量结果的变化来识别结构的状态，因此历史数据至关重要。识别的精度主要依赖于传感器和解释算法。结构健康监测系统可以说是一种智能系统，它将力学意义上“死”的结构，赋予其智能功能与生命特征，使其以生物界的方式感知结构系统内部状态（结构整体形变、局部应力应变、强度和刚度等）与外部的环境，在线监测结构的“健康”状态。当遇到突发事故或环境危险，系统可通过调节与控制使整个结构系统恢复到最佳工作状态。可见，它能对结构的整体状况进行实时地诊断，及时发现结构部件的损伤，并对损伤进行探测和定位，使整个结构系统的功效始终处于被监测状态，为工程结构的安全使用提供重要依据。可以说，健康监测是将目前广泛采用的离线、静态、被动的损伤检测，转变为了在线、动态、实时的监测。　　光纤光栅可以埋入大型土木结构并对其内部的应变等参数进行实时的高分辨率和大范围监测，是未来智能结构的集成光学神经，也是目前健康监测首选的传感器。由于光纤光栅具有不受电磁场干扰和光路光强波动影响、具有绝对测量和易于实现波分复用的准分布式传感等突出优点，自Meltz等(1989)提出侧向全息法写入以来得到迅猛发展。当光纤光栅做探头测量外界的温度、压力或应力时，光栅自身的栅距发生变化，从而引起反射波长的变化，解调装置即通过检测波长的变化推导出外界被测温度、压力或应力。