光纤传感技术及其在混凝土大坝变形监测中的应用.PDF

中国•海南 中国科协2004 年学术年会电力分会场暨中国电机工程学会 2004 年学术年会论文集 391 光纤传感技术及其在混凝土大坝 变形监测中的应用 陈建春 四川大学，四川省 成都市，610000 ） （ THE OPTICAL FIBER SENSING TECHNIQUE AND THE DEFORMATION MONITORING OF CONCRETE DAMS CHEN Jian-chun (Sichuan University，Chengdu 610000 Sichuan Provice,China) ABSTRACT: The theory and way for monitoring cracks in 2500 支，其裂缝直到廊道漏水才被发现。 dam by distributed optical fiber is discussed. Based on 正因裂缝检测的技术难度较高，传统手段又存 Rayleigh scattering and microbending principle, cracks can be 在不可避免的缺陷，检测技术的改新换代已不可避 sensed by sensing fiber as soon as the cracks occur, and more, 免。在各国竞相发展的安全检测高新技术中，光纤 the range, value and position can be determined. The detailed construction methods and the monitoring results of Yele Dam, 传感由于能实现空间立体监测和连续性监测，从而 in which the distributed optical fiber sensing technique was 对结构中的隐患作出预警，在大型土木工程的安全 used in concrete foundation of impermeable wall to monitor its 监测中已得到了越来越多的重视，而其中的尖端领 deformation, are also introduced as an example. 域和研究开发热点则是分布式光纤传感技术。 KEY WORDS: fiber sensing, distributed sensing, Optical 2 分布式光纤传感技术原理 Time-Domain Reflectometer, microbending 摘要：讨论利用分布式光纤传感技术对水电站大坝混凝土 沿光纤传播的光在纤芯内各点都会有损耗，一 裂缝进行监测的原理和方法。基于瑞利散射-微弯损耗原理 部分光沿着与光纤传播方向成 180°的方向散射 机制，当混凝土出现裂缝时，埋设于其中的传感光纤受到拉 （后向散射光），返回光源，这就是瑞利散射原理。 剪作用，引起光纤产生微弯，并引发光强损耗，通过光损耗 采用光时域反射技术，利用分析光纤中后向散射光 变化大小、分布状态和距离，从而迅速检测出裂缝的位置、 的方法测量因散射、吸收等原因产生的光纤传输损 宽度等。通过冶勒电站大坝混凝土防渗墙基座变形监测中应 耗和各种结构缺陷引起的结构性损耗，通过显示损 用分布式光纤传感技术的实例，介绍具体的施工方法和监测 耗与光纤长度的关系来检测外界信号场分布于传 效果。 感光纤上的扰动信息。由于瑞利散射属本征损耗， 关键词：光纤传感；分布式传感；光时域反射仪