Например, Бобцов

Разработка волоконно-оптической системы для мониторинга геотехнических сооружений

Аннотация:

Введение. В работе представлена концепция точечного амплитудного датчика регистрации смещения геотекстиля — синтетической ткани, армирующей геотехнические сооружения, подобные дамбе. Применение систем непрерывного контроля состояния строительной конструкции, основанных на идее «умного» геотекстиля, может значительно повысить безопасность объекта, предупреждая о необходимости проведения внеплановых ремонтных работ, возникновении аварийной ситуации и необходимости срочного прекращения эксплуатации объекта, эвакуации персонала или населения. Оценены возможности существующих технических решений датчиков смещения. Известно, что существующие системы мониторинга, использующие датчики на волоконных брэгговских решетках, не применимы в случае с геотекстилем. Это обусловлено большой податливостью грунта и практическим отсутствием в грунте упругой деформации. Кроме того, датчики на волоконных брэгговских решетках значительно дороже в производстве по сравнению с телекоммуникационным оптическим волокном. Метод. Одномодовое волокно в чувствительном элементе образует одну или несколько петель, зажатых между подвижными упорами, прикрепленными к корпусу и к подвижному активатору. При макроизгибе армирующего оптоволокна происходит нарушении полного внутреннего отражения, что приводит к амплитудной модуляции излучения. Макроизгиб пропорционален смещению активатора, прикрепленного к геотекстилю. В работе приведены конструкция, размеры чувствительного элемента и математические соотношения размеров и характеристик элементов конструкции для обработки сигнала. Модель датчика реализована из ABS-пластика и оптоволокна Corning SMF-28. Основные результаты. Экспериментальная установка для проверки предложенной концепции реализует контролируемое смещение активатора, ввод и вывод излучения. Определены зависимости выходной мощности от диаметра изгиба оптоволокна в интервале от 25 до 11 мм и смещения в пределах до 14 мм при длине волны излучения 1550 нм. Показано, что полученные зависимости монотонны, на них имеются квазилинейные участки. Полученные на графиках перегибы при малом диаметре изгиба оптоволокна возникают в результате интенсивного выхода излучения из сердцевины в оболочку и рассеяния в ней, а при большом диаметре — из-за малых изгибных потерь. Обсуждение. Проведенные исследования показали, что предложенный датчик позволяет надежно фиксировать смещение до 0,5 мм. Результаты обладают хорошей повторяемостью. Отметим, что датчик уступает по точности регистрации смещений грунта, но по стоимости на порядок дешевле датчиков на волоконных брэгговских решетках.

Ключевые слова:

Постоянный URL

Статьи в номере

Содержание © 1993–2024 Университет ИТМО
Разработка © 2015 Университет ИТМО