ТЕСТИРОВАНИЕ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЙ СИСТЕМЫ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ ДЛЯ КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
DOI:
https://doi.org/10.52167/1609-1817-2023-125-2-293-301Ключевые слова:
распределенные волоконно-оптические датчики, волоконные брэгговские решетки, мониторинг, строительная конструкцияАннотация
В данной статье рассмотрены распределенные системы из волоконно-оптических датчиков на основе брэгговских волоконных решеток для контроля и диагностики состояния строительных конструкций, которые позволяют проводить периодические измерения и контроль состояния инженерных конструкций, оценивать тенденции их технического состояния и тем самым облегчать выявление возможных угроз. В работе приведены результаты экспериментальных испытаний оптоэлектронной системы распределенных волоконно-оптических датчиков на основе волоконных решеток Брэгга. Проведена оценка распределения деформаций. Результаты исследования показывают, что изменения формы могут быть надежно определены с использованием всех методов установки и волоконно-оптических датчиков до того, как в цементе произойдет значительное растрескивание.
Библиографические ссылки
[1] Sun K., Li H., Zhang M. et al. High-capacity fiber-optic sensor networks using hybrid multiplexing technologies and their applications // Proc. of SPIE. 2011. V. 9044. P. 9044L.
[2] Krebber K., Lenke P., Lier S., Witt J., Shukar M. Intelligent technical textiles with integrated POF sensors // Proc. of SPIE. 2008. V. 6933. P. 69330V.
[3] Garcia I., Zubia J., Durana G. et al. Fiber-optic sensors for monitoring the condition of aircraft structures // Sensors. 2015. Vol. 15. pp. 15494-15519.
[4] Kupriyanov V.G., Stepushchenko O.A., Kurevin V.V., Morozov O.G., Sadykov I.R. Fiber-optic technologies in distributed environmental monitoring systems // Proceedings of the Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences. 2011. Vol. 13. No. 4-4. pp. 1087-1091.
[5] Chen, G. Simultaneous measurements of deformation and temperature using a fiber Bragg lattice recorded in a new Hi–Bi optical fiber / G. Chen, L. Liu, H. Jia, J. Yu, L. Xu, W. Wang // IEEE Photonics Technology Letters. – 2004. –Vol. 16, No. 1. - pp. 221-223.
[6] Goncharenko, I. Fiber-optic sensors for structural monitoring / I. Goncharenko // Proceedings of the Humboldt Collegium "Philosophy of Science", September 8-11, 2010 – Odessa, Ukraine. – pp. 64-66.
[7] Kim S.-W., Jeon B.-G., Kim N.-S., Park J.-Ch., Vision-based monitoring system for evaluating cable tensile forces on a cable-stayed bridge, Structural Health Monitoring 12(5-6), 440-456 (2013). doi: 10.1177/1475921713500513
[8] Zhou Y., Zhou W., Chan Ch. Chi., Wong W. Ch., Shao L.-Y., Cheng J., Dong X., Simultaneous measurement of curvature and temperature based on PCF-based interferometer and fiber Bragg grating. Optics Communications 284, 5669-5672 (2011). doi: 10.1016/j.optcom.2011.08.048
[9] Czaplicki Z., A New Method of Measuring Twist of Yarn, Fibres & Textiles in Eastern Europe 14(1), 27-29 (2006).
[10] Ni Xi., Zhao Y., Yang J., Research of a novel fiber Bragg grating underwater acoustic sensor. Sensors and Actuators A 138, 76-80 (2007). doi: 10.1016/j.sna.2007.04.055
[11] Budinski V., Donlagic D., Fiber-Optic Sensors for Measurements of Torsion, Twist and Rotation: A Review, Sensors 17(3), 443 (2017). doi: doi:10.3390/s17030443
[12] Chen Y., Semenova Y., Farrell G., Xu F., Lu Y. Q., A compact sagnac loop based on a microfiber coupler for twist sensing, IEEE Photonics Technology Letters 27(24), 2579-2582 (2015). doi: 10.1109/LPT.2015.2478479
[13] Smith D. W., Coherent fiberoptic communications, Laser Focus, 92-106 (1985).
[14] Gao R., Jiang Y., Jiang L., Multi-phase-shifted helical long period fiber grating based temperature-insensitive optical twist sensor, Optics Express 22(13), 15697-15709 (2014). doi: 10.1364/OE.22.015697
[15] Liu H., Zhu Z.-w., Zheng Y., Liu B., Xiao F., Experimental study on an FBG strain sensor, Optical Fiber Technology 40, 144-151 (2018). doi: 10.1016/j.yofte.2017.09.003
[16] Ying Y., Zhang R., Si G.-Y., Wang X., Qi Y.-W., D-shaped tilted fiber Bragg grating using magnetic fluid for magnetic field sensor. Optics Communications 405, 228-232 (2017). doi: 10.1016/j.optcom.2017.08.009
[17] Alberto N., Vigário C., Duartea D., Almeida N. A.F., Gonçalves Gil, Pintoc João L., Marques P. A.A.P., Nogueira R., Neto V., Characterization of graphene oxide coatings onto optical fibers for sensing applications, Materials Today: Proceedings 2, 171-177 (2015). doi: 10.1016/j.matpr.2015.04.019
[18] Dong X., Zhang H., Liu B., Miao Y., Tilted Fiber Bragg Gratings: Principle and Sensing Applications, Photonic Sensors 1(1), 6-30 (2011). doi: 10.1007/s13320-010-0016-x
[19] Guo T., Liu F., Guan B.-O., Albert J., Tilted fiber grating mechanical and biochemical sensors, Optics & Laser Technology 78, 19-33 (2016). doi: dx.doi.org/10.1016/j.optlastec.2015.10.007
[20] Li M., Shao L.-Y., Albert J., Yao J., Continuously Tunable Photonic Fractional Temporal Differentiator Based on a Tilted Fiber Bragg Grating. IEEE Photonics Technology Letters 23(4), 251-253 (2011). doi: 10.1109/LPT.2010.2098475
[21] Caucheteur Ch., Guo T., Albert J., Polarization-assisted fiber Bragg grating sensors: Tutorial and review, Journal of Lightwave Technology 35(16), 3311-3322 (2017). doi: 10.1109/JLT.2016.2585738
[22] Cięszczyk S., Harasim D., Kisała P., Novel twist measurement method based on TFBG and fully optical ratiometric interrogation, Sensors and Actuators A 272, 18-22 (2018). doi: doi.org/10.1016/j.sna.2018.01.048
[23] Yan Z., Mou C., Sun Z., Zhou K., Wang H., Wang Y., Zhang L., Hybrid tilted fiber grating based refractive index and liquid level sensing system, Optics Communications 351, 144-148 (2015). doi: 10.1016/j.optcom.2015.04.038
[24] Cięszczyk S., Harasim D., Kisała P., A novel simple TFBG spectrum demodulation method for RI quantification, IEEE Photonics Technology Letters 29(24), 2264-2267 (2017). doi: 10.1109/LPT.2017.2768601
[25] Kisała P., Harasim D., Mroczka J., Temperature-insensitive simultaneous rotation and displacement (bending) sensor based on tilted fiber Bragg grating, Optics express 24(26), 29922-29929 (2016). doi: 10.1364/OE.24.029922
[26] Jiang Q., Hu D., Yang M., Simultaneous measurement of liquid level and surrounding refractive index using tilted fiber Bragg grating, Sensors and Actuators A: Physical 170(1-2), 62-65 (2011). doi: 10.1016/j.sna.2011.06.001
[27] Morand A., Phan-Huy K., Desieres Y., Benech P., Analytical Study of the Microdisk’s Resonant Modes Coupling With a Waveguide Based on the Perturbation Theory. Journal of Lightwave Technology 22(3), 827- 832 (2004). doi: 10.1109/JLT.2004.824528
[28] Osuch T., Jurek T., Jędrzejewski K., Spectral transmission characteristics of weakly tilted and tilted chirped fiber gratings: comparative studies, Proceedings of SPIE 8903, Photonics Applications in Astronomy, Communications, Industry, and High-Energy Physics Experiments, 89030W-1- 89030W-6 (2013). doi: 10.1117/12.2035446
[29] Miao Y.-p., Liu B., Zhao Q.-d., Refractive index sensor based on measuring the transmission power of tilted fiber Bragg grating. Optical Fiber Technology 15, 233-236 (2009). doi: 10.1016/j.yofte.2008.11.002
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2023 Алия Калижанова, Айнұр Козбакова, Мурат Кунелбаев, Жалау Айткулов, Шыңғыс Кеншимов
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
