1概述 1
1.1路基监测技术的发展 1
1.2光纤监测研究和应用现状 2
1.3软基光纤监测研究和应用现状 4
2光纤光栅基本原理与解调技术 6
2.1光纤光栅传感原理 6
2.1.1光纤基本结构与传输原理 6
2.1.2光纤光栅传感基本原理 7
2.2光纤光栅的分类 9
2.2.1均匀周期型光纤光栅 9
2.2.2线性啁啾光栅 10
2.2.3 Taper型光栅 11
2.2.4 Moire光纤光栅 11
2.2.5 Blazed型光纤光栅 12
2.2.6长周期光纤光栅 13
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 14
2.3.3反射率 15
2.3.4边模抑制 16
2.3.5传感器的长度 17
2.3.6传感器波长间隔 17
2.3.7缓冲区 18
2.3.8退火 19
2.4光纤光栅解调技术 19
2.4.1边缘滤波器法 20
2.4.2可调谐滤波器法 24
2.4.3干涉法 28
3光纤光栅写入方法 30
3.1光纤材料的紫外线增敏技术 30
3.2内部写入法制作光纤光栅 32
3.3干涉法制作光纤光栅 33
3.3.1分振幅干涉法 33
3.3.2分波前干涉法 35
3.4点光源写入法 36
3.5相位掩膜法 38
3.5.1写入光斜入射 39
3.5.2写入光正入射 41
3.5.3相位掩膜板法制作光纤光栅 43
3.5.4改变相位掩膜板的周期 44
3.6光纤光栅制作中旁瓣的抑制 46
3.7光纤光栅的写入光源 49
4光纤光栅传感器的分类与封装技术 51
4.1光纤光栅传感器的设计原则 51
4.2光纤光栅应变传感器 52
4.2.1基片式封装 53
4.2.2嵌入式封装 56
4.2.3金属管式封装 60
4.2.4夹持式封装光纤光栅应变传感器 63
4.2.5光纤光栅金属化封装 68
4.3光纤光栅温度传感器 72
4.3.1基片式光纤光栅温度传感器 73
4.3.2聚合物封装光纤光栅温度传感器 74
4.3.3金属管式光纤光栅温度传感器 75
4.4光纤光栅位移传感器 77
4.4.1拉杆式位移传感器 78
4.4.2微位移传感器 79
4.5光纤光栅压力传感器 80
4.5.1边压力传感器 80
4.5.2弹簧悬臂梁光纤光栅压力传感器 81
4.5.3正弦力放大原理光纤光栅压力传感器 82
4.5.4高压力传感器 84
4.6应变与温度同时测量的方法 85
4.6.1参考光纤光栅法 85
4.6.2长周期光纤光栅与FBG组合法 87
4.6.3双波长光纤光栅法 88
4.6.4光纤光栅二阶谐波法 89
4.6.5闪耀光纤光栅法 90
4.6.6超结构光纤Bragg光栅法 91
4.6.7不同掺杂的光纤光栅法 92
4.6.8不同包层直径光纤光栅法 94
4.7光纤光栅传感器可靠性 95
4.7.1光纤性质对传感器可靠性的影响 96
4.7.2加工过程对光纤传感器可靠性的影响 100
4.7.3封装与安装对传感器可靠性的影响 101
5光纤光栅大量程位移传感器的研发 105
5.1大量程传感器研发意义 105
5.2大量程传感器研发原理 105
5.3位移传感元件 106
5.4大量程位移传感器组装 107
5.5大量程位移传感器标定 108
6公路软基智能信息化监测系统的开发 112
6.1软基智能光纤监测系统开发 112
6.1.1监测系统开发的目的 112
6.1.2监测系统的主要功能 112
6.1.3监测系统的结构 113
6.1.4监测系统的特点 114
6.1.5监测系统运行环境 114
6.1.6监测系统登录 115
6.1.7监测系统功能介绍 117
6.2光纤远程在线监测系统的开发 121
6.2.1系统的开发目的 121
6.2.2系统的主要功能 121
6.2.3系统运行环境 122
6.2.4程序的安装 122
6.2.5系统的使用 122
7高速公路软基施工常规仪器监测与工程应用 128
7.1工程概况 128
7.2工程位置 128
7.3地质环境条件 128
7.3.1气象、水文条件 128
7.3.2地形地貌 129
7.3.3地层岩性 129
7.3.4地质构造 130
7.4软基常规监测方案 130
7.4.1试验段的选择 130
7.4.2监测断面及仪器布设 132
7.4.3监测频率 133
7.4.4软基监测控制标准 133
7.4.5监测控制网建立及仪器埋设 133
7.5常规仪器监测与结果分析 134
7.5.1地表沉降变形监测与结果分析 134
7.5.2地基土分层沉降监测与结果分析 140
7.5.3地基深层测斜监测与结果分析 143
7.5.4孔隙水压力监测与结果分析 147
8高速公路软基智能光纤监测系统工程应用 155
8.1软基光纤监测系统 155
8.1.1软基光纤监测方案 155
8.1.2光纤光栅解调仪 156
8.2光纤光栅位移传感器安装埋设 157
8.2.1传感器组装 157
8.2.2测杆及其保护管组装 160
8.2.3传感器基座组装 164
8.2.4传感器基座固定 164
8.2.5传感器安装 165
8.3光纤光栅渗压传感器安装 168
8.3.1光纤光栅渗压传感器 168
8.3.2初步检验 169
8.3.3创建零读数 169
8.3.4检查率定 170
8.3.5测压管或测井中安装 170
8.3.6钻孔中安装 170
8.3.7填土和坝体中安装 172
8.3.8软土中推挤或打桩方式安装 173
8.3.9过滤器的排气 174
8.4光缆熔接及铺设 175
8.5信号调试 175
8.6监测系统试运行 175
8.7监测结果 178
8.7.1光纤传感器波长变化 178
8.7.2软基参数监测结果与分析 180
参考文献 185