第1章 绪论 1
1.1 研究背景与意义 1
1.2 国内外研究概况 2
1.2.1 软基监测研究现状 2
1.2.2 边坡监测研究现状 3
1.2.3 光纤光栅传感的工程应用现状 5
1.3 本书的主要内容 6
第2章 光纤光栅基本原理 8
2.1 光纤光栅传感原理 8
2.1.1 光纤基本结构与传输原理 8
2.1.2 光纤光栅传感基本原理 9
2.2 光纤光栅的种类 10
2.2.1 均匀周期型光纤光栅 11
2.2.2 线性啁啾光栅 11
2.2.3 Taper型光栅 12
2.2.4 Moire光纤光栅 12
2.2.5 Blazed型光纤光栅 13
2.2.6 长周期光纤光栅 14
2.3 光纤光栅传感器阵列的指标 14
2.3.1 传感器波长 14
2.3.2 传感器带宽 15
2.3.3 反射率 15
2.3.4 边模抑制 16
2.3.5 传感器的长度 16
2.3.6 传感器波长间隔 16
2.3.7 缓冲区（buffer） 17
2.3.8 退火 18
2.4 光纤光栅解调技术 18
2.4.1 边缘滤波器法 19
2.4.2 可调谐滤波器法 22
2.4.3 干涉法 24
第3章 光纤光栅写入方法 26
3.1 光纤材料的紫外线增敏技术 26
3.2 内部写入法制作光纤光栅 27
3.3 干涉法制作光纤光栅 28
3.3.1 分振幅干涉法 28
3.3.2 分波前干涉法 30
3.4 点光源写入法 31
3.5 相位掩膜法 32
3.5.1 写入光斜入射 33
3.5.2 写入光正入射 34
3.5.3 相位掩模板法制作光纤光栅 35
3.5.4 改变相位模板的周期 36
3.6 光纤光栅制作中旁瓣的抑制 38
3.7 光纤光栅的写入光源 41
第4章 光纤光栅传感器 43
4.1 设计原则 43
4.2 光纤光栅应变传感器 44
4.2.1 基片式封装 45
4.2.2 嵌入式封装 47
4.2.3 金属管式封装 50
4.2.4 夹持式封装光纤光栅应变传感器 53
4.2.5 光纤光栅金属化封装 57
4.3 光纤光栅温度传感器 60
4.3.1 基片式光纤光栅温度传感器 60
4.3.2 聚合物封装光纤光栅温度传感器 61
4.3.3 金属管式光纤光栅温度传感器 62
4.4 光纤光栅位移传感器 64
4.4.1 拉杆式位移传感器 64
4.4.2 微位移传感器 66
4.5 光纤光栅压力传感器 66
4.5.1 边压力传感器 66
4.5.2 弹簧悬臂梁光纤光栅压力传感 68
4.5.3 正弦力放大原理光纤光栅压力传感器 69
4.5.4 高压力传感器 70
4.6 应变与温度同时测量 71
4.6.1 参考光纤光栅法 71
4.6.2 长周期光纤光栅与FBG组合法 72
4.6.3 双波长光纤光栅法 73
4.6.4 光纤光栅二阶谐波法 74
4.6.5 闪耀光纤光栅 74
4.6.6 超结构光纤Bragg光栅法 76
4.6.7 不同掺杂的光纤光栅 77
4.6.8 不同包层直径光纤光栅 78
4.7 光纤光栅传感器可靠性 79
4.7.1 光纤性质对传感器可靠性影响 80
4.7.2 加工过程对光纤传感器可靠性影响 83
4.7.3 封装与安装对传感器可靠性影响 84
第5章 光纤光栅大量程位移传感器的研发 87
5.1 研发意义 87
5.2 研发原理 87
5.3 位移传感元件 88
5.4 大量程位移传感器组装 89
5.5 大量程位移传感器标定 90
第6章 公路软基智能信息化监测系统的开发 93
6.1 软基智能光纤监测系统开发 93
6.1.1 监测系统开发的目的 93
6.1.2 监测系统主要功能 93
6.1.3 监测系统结构 94
6.1.4 监测系统的特点 94
6.1.5 运行环境及系统要求 95
6.1.6 系统登录 95
6.1.7 系统功能介绍 97
6.2 光纤远程在线监测系统的开发 100
6.2.1 系统开发目的 100
6.2.2 系统主要功能 100
6.2.3 运行环境及系统要求 101
6.2.4 程序安装 101
6.2.5 系统使用 101
第7章 公路软基施工常规仪器监测与工程应用 106
7.1 工程概况 106
7.2 工程位置 106
7.3 地质环境条件 107
7.3.1 气象、水文 107
7.3.2 地形地貌 107
7.3.3 地层岩性 107
7.3.4 地质构造 108
7.4 软基常规监测方案 108
7.4.1 试验段的选择 109
7.4.2 监测断面及仪器布设 109
7.4.3 监测频率 110
7.4.4 软基监测控制标准 111
7.4.5 监测控制网建立及仪器埋设 111
7.5 地表沉降变形监测与结果分析 112
7.6 地基土分层沉降监测与结果分析 117
7.7 地基深层测斜监测与结果分析 118
7.8 孔隙水压力监测与结果分析 121
第8章 公路软基智能光纤监测系统工程应用 127
8.1 软基光纤监测系统 127
8.1.1 软基光纤监测方案 127
8.1.2 光纤光栅解调仪 127
8.2 光纤光栅位移传感器安装埋设 129
8.2.1 传感器组装 129
8.2.2 测杆及其保护管组装 131
8.2.3 传感器基座组装 134
8.2.4 传感器基座固定 134
8.2.5 安装传感器 135
8.3 光纤光栅渗压传感器安装 137
8.3.1 光纤光栅渗压传感器 137
8.3.2 初步检验 138
8.3.3 创建零读数 138
8.3.4 检查率定 139
8.3.5 测压管或测井中安装 139
8.3.6 钻孔中安装 140
8.3.7 填土和坝体中安装 141
8.3.8 软土中推挤或打桩方式安装 141
8.3.9 过滤器的排气 142
8.4 光缆熔接及铺设 143
8.5 信号调试 143
8.6 监测系统试运行 144
8.7 监测结果 145
8.7.1 光纤传感器波长变化 145
8.7.2 软基参数监测结果 148
第9章 基于光纤光栅传感技术的测斜仪研发与工程应用 151
9.1 光纤Bragg光栅监测原理 151
9.2 光纤测斜仪结构设计与工作原理 152
9.2.1 光纤光栅测斜仪结构设计 152
9.2.2 工作原理 153
9.3 工程应用 155
参考文献 158