OFDR用于橋梁健康監(jiān)測

中國現(xiàn)代橋梁總數(shù)超過100萬座，橋梁建設(shè)一日千里。近年來全國橋梁事故頻繁發(fā)生，造成了巨大的經(jīng)濟損失和社會負面影響，橋梁安全監(jiān)測日益受到關(guān)注。

通常一座橋梁上分布有幾十類、上千傳感器，用于監(jiān)測橋梁的索力、應(yīng)變、傾角、位移、撓度、加速度、溫濕度等。相對于傳統(tǒng)監(jiān)測手段，分布式光纖傳感技術(shù)可以在一根光纖上獲得成千上萬傳感點的同時測量，不僅可以實時監(jiān)測橋梁各部分的應(yīng)變、溫度和形變，還能以mm級精度準(zhǔn)確定位故障位置，具有明顯優(yōu)勢。
圖1 橋梁圖昊衡科技借助橋梁模型，使用OFDR分布式光纖傳感技術(shù)，向大家演示橋梁各個位置處的應(yīng)變測量，并且結(jié)合公司新開發(fā)的三維重構(gòu)軟件，將橋梁實時監(jiān)測的應(yīng)變結(jié)果可視化顯示。

圖2 斜拉橋模型

我們在斜拉橋?qū)嵨锬Ｐ偷膬蓚?cè)布設(shè)緊護套光纖替代拉索，用于監(jiān)測拉索應(yīng)變；在橋梁底部布設(shè)兩段光纖，用于監(jiān)測車輛載荷。使用的監(jiān)測設(shè)備是OSI 高精度分布式光纖傳感系統(tǒng)，它的原理基于OFDR光頻域反射技術(shù)，最高空間分辨率1mm，重復(fù)精度高達：±1με。

圖3 OSI 高精度分布式光纖傳感系統(tǒng)

按壓橋梁進行加載測試，按壓不同位置，軟件實時顯示并準(zhǔn)確定位。軟件中綠色部分表示零應(yīng)變、無加載狀態(tài)，藍色部分表示正應(yīng)變、拉伸狀態(tài)，紅色部分表示正應(yīng)變、拉伸狀態(tài)。圖中顯示是兩塔頂向內(nèi)傾斜時的應(yīng)變分布，內(nèi)側(cè)拉索收縮為負應(yīng)變，外側(cè)拉索拉伸為正應(yīng)變。

圖4 橋梁三維應(yīng)變場實時重構(gòu)