本文關(guān)鍵詞：基于受激布里淵散射效應(yīng)的變形分布式測量研究

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【摘要】：防洪是堤壩最重要的功能,一旦決堤,必將導(dǎo)致嚴(yán)重的災(zāi)害。為了避免傷亡和經(jīng)濟(jì)損失,除了研究決堤的機(jī)理,探尋新的堤壩材料,改進(jìn)堤壩的結(jié)構(gòu)外,對堤壩進(jìn)行健康監(jiān)測,及時提供災(zāi)前預(yù)警,具有重要的研究意義和應(yīng)用價值。隨著科技的進(jìn)步,電磁堤壩滲漏檢測儀、頻率域電磁法、探地雷達(dá)等一系列新的堤壩探測儀器被研制出來,但這些都屬于點式測量,存在漏檢、抗干擾性差和測量距離短等缺點,難以勝任監(jiān)測堤壩的需求。針對以上監(jiān)測方法的不足,采用基于受激布里淵散射效應(yīng)的分布式光纖傳感技術(shù)對堤壩微小變形的測量進(jìn)行了研究,從而可對堤壩在全壽命期內(nèi)的變形狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測,這既可對堤壩的維護(hù)保養(yǎng)提供數(shù)據(jù),又可對極端狀態(tài)預(yù)警。首先分析了受激布里淵散射效應(yīng)的傳感機(jī)理,推導(dǎo)了光纖的布里淵頻移和應(yīng)變之間的關(guān)系。接著使用邁克爾遜干涉儀,驗證了光纖的布里淵頻移和應(yīng)變之間的線性關(guān)系。然后研制了基于PID的流量控制裝置,為堤壩提供精準(zhǔn)的水流量。最后搭建了堤壩實驗平臺,將傳感光纖布設(shè)到堤壩中,檢測堤壩在不同水壓下的變形狀態(tài)。研究表明,光纖的布里淵頻移能夠準(zhǔn)確地反映出堤壩的變形情況,基于受激布里淵散射效應(yīng)的分布式光纖傳感技術(shù)應(yīng)用于堤壩健康監(jiān)測能實現(xiàn)良好的預(yù)警效果。
【關(guān)鍵詞】：堤壩 健康監(jiān)測 分布式測量 光纖傳感器 變形
【學(xué)位授予單位】：中國計量大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TV698.1;TP212
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-14
• 1 緒論14-24
• 1.1 研究背景及意義14-15
• 1.2 光纖傳感技術(shù)概論15-20
• 1.2.1 光纖傳感器的發(fā)展歷程15-17
• 1.2.2 光纖中的光散射17-19
• 1.2.3 基于布里淵散射的光纖傳感技術(shù)19-20
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀20-22
• 1.3.1 在理論研究方面20-21
• 1.3.2 在工程應(yīng)用方面21-22
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容22
• 1.5 各章內(nèi)容介紹22-24
• 2 基于受激布里淵散射效應(yīng)的光纖傳感特征24-32
• 2.1 布里淵傳感基本原理24-29
• 2.1.1 受激布里淵散射的一般描述24-25
• 2.1.2 光纖中布里淵散射光的頻移與溫度和應(yīng)變的關(guān)系25-26
• 2.1.3 受激布里淵散射耦合方程26-29
• 2.2 基于BOTDA的分布式測量29-30
• 2.2.1 光時域反射技術(shù)29
• 2.2.2 BOTDA原理29-30
• 2.3 布里淵光纖的應(yīng)變和溫度耦合作用分析30-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 3 光纖變形對布里淵頻移的影響32-42
• 3.1 光纖拉伸結(jié)構(gòu)的搭建33-36
• 3.2 實驗數(shù)據(jù)處理與曲線擬合36-38
• 3.3 光纖布里淵頻移與應(yīng)變曲線擬合38-40
• 3.4 光纖布里淵頻移與溫度曲線擬合40-41
• 3.5 本章小結(jié)41-42
• 4 流量控制裝置的設(shè)計與搭建42-65
• 4.1 PID控制原理44-45
• 4.2 水位控制45-48
• 4.2.1 水位檢測電路46-47
• 4.2.2 水位控制算法47-48
• 4.3 流量控制48-55
• 4.3.1 電源電路49
• 4.3.2 步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)49-50
• 4.3.3 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路50-54
• 4.3.4 步進(jìn)電機(jī)過流保護(hù)電路54-55
• 4.4 硬件程序設(shè)計55-60
• 4.5 軟件程序設(shè)計60-61
• 4.6 實驗與分析61-63
• 4.7 本章小結(jié)63-65
• 5 堤壩安全監(jiān)控的研究65-71
• 5.1 光纖布設(shè)65-68
• 5.2 實驗與分析68-70
• 5.3 本章小結(jié)70-71
• 6 總結(jié)與展望71-73
• 6.1 研究總結(jié)71
• 6.2 需進(jìn)一步開展的工作71-73
• 參考文獻(xiàn)73-79
• 作者簡介79

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1 楊效;龔華平;胡明磊;宋海峰;董新永;;利用打靶法模擬穩(wěn)態(tài)受激布里淵散射[J];中國計量學(xué)院學(xué)報;2013年03期

2 何偉明,楊s，

本文編號：554375