[北京森恩传感技术公司]北京森恩普_光纤光栅传感技术在离心实验测试中得到成功应用

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精彩内容：

土工离心机模拟在我国得到了广泛应用，是一种再现原型破坏机理的试验方法。在试验过程中，需要观测模型的应力、变形、压力等物理量的变化。

苏州南智传感科技有限公司研发技术团队历时一年，研发出一套适用于离心机模型试验，集传感器、数据解调仪、分析处理软件于一体的离心实验设备专用光纤光栅测试系统。该系统基于光纤光栅传感技术，将光纤光栅作为传感元件，封装成各种微型传感器，结合内置抗震模块的现场数据采集仪，可对离心机模拟过程中需要监测的应力、应变、压力、水位、位移、温度等变量进行实时测试，为土工离心机模拟试验提供一种新的测试手段。

离心实验设备光纤光栅测试系统

技术原理及优势

光纤光栅测量原理

光纤光栅传感技术测量原理图

在光纤上采用激光微加工技术刻写周期性缺陷，形成FBG。当入射光进入FBG中，在满足布拉格条件的情况下，就会发生选择性反射，当光栅受到外部物理场（如应力、应变、温度等）的作用时，反射光的波长也随之发生变化。根据反射光波长变化的大小就可以确定待测部位相应物理量的变化。

光纤光栅传感技术优势

● 抗电磁干扰：

离心机运转时会产生中强大磁场，电类传感器经常发生串扰现象，光纤光栅就免于电磁干扰，信号稳定

● 多点串联，引线少：

测试元件可多点串联，每通道仅需一根光纤导线，布设极为简单

● 耐水无零漂，稳定性高：

光纤光栅不怕水，无需做防水措施，长期稳定性高，结构模型可多次使用

● 传感元件微型化：

光纤光栅极其细微，黏贴简单，不会影响结构性质，亦可封装成温度、压力、位移、加速度等微型传感元件，满足多元化测试

测试系统

抗震型光纤光栅解调模块

离心实验设备FBG解调仪具有抗震性能好的集成光学模块，可在高速旋转环境长期稳定工作。采用空分技术、时分技术，可对数百个传感器进行同时解调，满足大型测试需求。具有RS232、Internet、WiFi、Zigbee等通讯接口，满足不同离心机型的信号通讯，根据离心设备现场环境和数据传输条件，采用有线通讯或无线通讯将数据传送至客户端软件测试系统，进行实时过程监测。

光纤光栅及微型传感元件

将光纤光栅封装成各种微型传感器，可对模型的土体压力、土体位移、锚固体内力、水份场及温度等进行测量。拥有体积小巧、灵敏度高、耐腐蚀、抗干扰、可串联等优势，不影响模型的本征结构。

数据传输与实时监控系统软件

离心实验设备FBG测试系统性能优越、安装简便，可实现解调设备的运行状态监控、传感器的管理与设置、数据传输与实时显示、数据存储管理等多种功能。

实测案例

为了验证离心实验设备光纤光栅测试系统应用在离心机模型试验中的可行性，设计了一个岩土边坡及支护结构土工离心机模型试验，在离心试验机上进行离心加速度破坏试验。

模型制备与试验过程：

模型试验传感器布设图

● 挡墙受力监测

● 岩土体变形监测

● 支挡土压力监测

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