周蕓旭

摘要：依據(jù)應(yīng)變傳遞理論知識，光纖傳感器的不同布設(shè)方式會影響光線傳遞系數(shù)和工程的測量精確度，因此，光纖傳感器根據(jù)應(yīng)變傳遞方式的不同整體也分為不同的種類。目前世界上多個國家也都通過采取各種各樣的措施優(yōu)化光纖傳感器應(yīng)變傳遞的技術(shù)方式，以達到更高的信息傳遞質(zhì)量。光纖傳感器的不同布設(shè)方式作為影響應(yīng)變傳遞方式的重要因素，本文就將圍繞光纖傳感器不同布設(shè)方式對應(yīng)變傳遞的影響展開分析探究。

關(guān)鍵詞：光纖傳感器的現(xiàn)狀;多樣布設(shè)方式;影響分析

近年來隨著光纖技術(shù)的不斷創(chuàng)新突破，光纖傳感器越來越被廣泛地應(yīng)用到各個領(lǐng)域當中，尤其是對于土木工程以及建工質(zhì)量檢測方面，光纖傳感器憑借著耐腐蝕、密度小、適應(yīng)性強等優(yōu)勢發(fā)揮了不可取代的作用，也為我國的工程建設(shè)領(lǐng)域做出了重要的貢獻。但由于我國目前對于光纖傳感器領(lǐng)域的技術(shù)還在不斷地開發(fā)研究中，而光纖傳感器內(nèi)部的結(jié)構(gòu)、設(shè)計較復雜、研發(fā)難度大，所以相關(guān)的設(shè)計方式也并不完善，同時會存在著許多問題有待解決。光纖的成分十分脆弱，也就導致極易可能在施工過程中損壞光纖傳感器，那么提高光纖傳感器的傳遞精度、穩(wěn)定性就顯得非常重要，而改變傳感器的布設(shè)方式就是有效解決這一問題的關(guān)鍵途徑之一。要改善光纖傳感器的布設(shè)方式就要充分考慮光纖感應(yīng)范圍、感應(yīng)器層次結(jié)構(gòu)、粘貼厚度等等因素，以感應(yīng)應(yīng)變傳遞理論為基礎(chǔ)，結(jié)合反復實驗的實際結(jié)果，對傳感器的應(yīng)變傳遞方式進行優(yōu)化，本文就將對此領(lǐng)域進行探究，以為相關(guān)從事人員提供參考價值。

一、我國光纖傳感器的傳遞現(xiàn)狀

受世界光纖傳感器發(fā)展大環(huán)境的影響，現(xiàn)今我國光纖傳感器主要存在著測評不準確、持續(xù)性差和穩(wěn)定性弱的劣勢，這些不足主要由兩個原因引起：1、我國對于光纖傳感器的開發(fā)研究還并不完全，缺少相關(guān)的統(tǒng)一標準以及設(shè)計規(guī)范。2、對傳感器的工程設(shè)計理論知識的了解還不夠深入并且對力學的研究還不夠透徹，導致不能正確掌握光纖的感知作用機理，因此研發(fā)者不能準確判斷光纖傳感器的關(guān)鍵作用位置而不能進行精化優(yōu)化，而裸露在外的光纖傳感器部分性質(zhì)較差，無法適應(yīng)惡劣的環(huán)境，一旦周圍對傳感器的壓力增大，可能會影響傳感器的工作質(zhì)量，甚至對光纖傳感器造成損壞。從市場需求的角度來說，光纖傳感器的維持保養(yǎng)需要花費大量的資金，尤其對于那些在特殊環(huán)境下工作的光纖傳感器來說，維持它們的工作效率每年需要花費幾十億元，即使這樣，它們的使用壽命也仍然很短，長時間的適用會導致光纖傳感器的應(yīng)變傳遞效率下降，因此需要定時更換。而對于一些工作要求較高的領(lǐng)域，例如石油化工、生物醫(yī)學、水質(zhì)監(jiān)測等等更加需要傳感器應(yīng)變傳遞的精確性和穩(wěn)定性，因此通過改變光纖傳感器的布設(shè)方式來提高應(yīng)變傳遞的質(zhì)量就顯得更有重要意義。

二、不同布設(shè)方式對傳感器傳遞的影響

目前我國常用的光纖傳感器形式有以下幾種：外貼式光纖傳感器、埋入式光纖傳感器、內(nèi)置式光纖傳感器，接下來就將對這三種傳感器進行詳細的說明研究。

2.1外貼式光纖傳感器

外貼式傳感器不同于其他的傳感器，有兩種傳遞方式，它可以通過接觸界面的變化而進行信息的傳遞，還可以感應(yīng)夾持塊之間的距離來傳遞信息，其中第一種在工程建設(shè)中被應(yīng)用的更加廣泛，在多數(shù)情況下，依據(jù)應(yīng)變傳遞的理論公式可以推導出，第一種傳遞方式的作用效果更加有效，在建設(shè)過程中，產(chǎn)生的工作誤差也更小，無論是在點式還是分布式的實驗測試當中，都呈現(xiàn)出更好的效果，但是這種傳遞方式對于光纖傳感器的物理性質(zhì)及各項數(shù)據(jù)等都提出了更高的要求。外貼式光纖傳感器相較于其他類型的傳感器而言，最大的優(yōu)勢就是對于光纖的保護能力更加強，由于粘貼層附著于光纖的表面，所以對于外界環(huán)境具有一定的抵抗作用，同時也具有更好的持續(xù)性和穩(wěn)定性，對于光纖的表層材料，需要選用高性能的復合材料，再根據(jù)理論公式不斷對其進行優(yōu)化設(shè)計。

2.2埋入式光纖傳感器

為了便于測量地層內(nèi)混凝土以及其他物質(zhì)的成分結(jié)構(gòu)，需要采用埋入式光纖傳感器。同樣根據(jù)不同的作用機理，埋入式傳感器也有系統(tǒng)分類，分別可以在不同的地下環(huán)境中進行工作，其中，依靠接觸界面?zhèn)鬟f作用的粘貼式傳感器受應(yīng)變傳遞的影響效果最大，埋入式傳感器不能調(diào)控局部的光纖傳遞效率，只能通過對整體的調(diào)控進行改變應(yīng)變傳遞質(zhì)量，實現(xiàn)對于光纖傳感器的優(yōu)化設(shè)計。埋入式傳感器對土木建設(shè)過程中的各種壓力抵抗性更強，對于光纖傳感器整體穩(wěn)定性的提高效果更好，降低了施工過程中對于傳感器的干擾，不影響其基本的性能，同時埋入式傳感器對于溫度變化同樣具有較強的適應(yīng)能力，在一定的溫度變化范圍內(nèi)可以保證傳感器的工作彈性，不會造成大幅度的變化。但是要精確地確定傳感器所需要的尺寸，合理調(diào)整過渡層材料的成分特征，對于剛性材料可以采用相似的材料進行代替、混合使用。

2.3內(nèi)置式光纖傳感器

目前，光纖傳感器主要有分布式和光柵光纖式兩種內(nèi)置光纖傳感器，這兩種光纖傳感器都可以有效內(nèi)置于混凝土結(jié)構(gòu)當中發(fā)揮作用?；炷恋墓こ谭諊芏鄠€階段，但是傳感器并不適于分段粘合，這樣很可能會產(chǎn)生斷裂、環(huán)繞的情況，地下的結(jié)構(gòu)的成分又非常復雜，所以這也增加了傳感器建設(shè)的難度，而內(nèi)置式光纖傳感器便可以有效解決這一問題，可以在混凝土結(jié)構(gòu)中增加開槽，便于光纖智能筋的固定，保證工作順利開展。為了避免光纖傳感器在受壓時發(fā)生彎折而影響應(yīng)變傳遞效率，內(nèi)置式光纖傳感器可以保證在一定壓力范圍之內(nèi)，對壓縮量進行緩沖，減少壓力的瞬間釋放量，同時這也是保證光纖傳感器在混凝土結(jié)構(gòu)中發(fā)揮作用的重要基礎(chǔ)保障。

結(jié)束語

綜上所述，光纖傳感器的不同布設(shè)方式會對應(yīng)變傳遞造成重要的影響，因此，應(yīng)該加大對于此領(lǐng)域研究的力度，提高重視程度。我國在完善傳感器應(yīng)變傳遞技術(shù)方向上還有很大的進步空間，通過不斷的努力創(chuàng)新以及對國外優(yōu)秀傳感器技術(shù)的經(jīng)驗借鑒，相信在不久的將來一定實現(xiàn)對于光纖傳感器性能使用的優(yōu)化設(shè)計，提高光纖傳感器的應(yīng)變傳遞質(zhì)量水平。

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（作者單位：哈爾濱理工大學）