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歐美大地 橋梁檢測
橋梁檢測
橋梁結構安全監(jiān)測光纖技術方案
發(fā)布時間:2019-12-30 瀏覽次數(shù):114215 來源:歐美大地

 

01

橋梁監(jiān)測的意義

 

眾所周知,橋梁跨越山谷、道路、河流或其它障礙物,是一種架空于水面或地面的人造通道,其可靠性和安全性尤為重要。由于橋梁事故的破壞性巨大,不僅會造成交通中斷,影響國民經(jīng)濟發(fā)展,還會帶來巨大的經(jīng)濟損失和人員傷亡,將造成非常不好的社會政治影響。例如:1989年10月17日,美國Cypress Freeway在1989年舊金山7.1級的地震中倒塌,造成42人死亡。1994年10月21日,韓國首爾Songsu大橋中間段在早上上班高峰時期斷開,墜入漢江,導致31人死亡。 1994年10月2日,中國廣東省一家娛樂公園的一座浮橋的欄桿斷裂,導致橋上游客全部墜毀,33人在事故中喪生。1995年1月17日,日本神戶發(fā)生災難性的里氏7.3級地震,造成了嚴重人員傷亡和財產損失,其中一座四車道懸空高速公路斷裂,將道上汽車甩落地面,導致18人死亡。1995年10月8日,阿爾及利亞拉格瓦特省一個小鎮(zhèn)大雨之后一座橋坍塌,導致50人左右喪生。1999年1月4日,中國重慶綦江縣彩虹橋發(fā)生了坍塌事件,造成至少40人死亡。2001年3月4日,葡萄牙北部的Hintze-Ribeiro大橋坍塌,一輛汽車落水,導致多達59人死亡。2002年5月27日,美國俄克拉荷馬州的一座大橋被駁船撞擊后斷裂,數(shù)輛車墜入阿肯色河,至少14人死亡。2003年8月28日,印度達曼西部沿海區(qū)域一座大橋坍塌并墜入泥河,一輛校車及多輛轎車被卷入湍流,至少25人死亡,其中包括23名兒童。2006年12月2日,印度比哈爾邦帕戈爾布爾火車站附近一座150年的舊橋在被拆毀的過程中坍塌,地面一列火車被壓,導致33人死亡。2007年3月20日,幾內亞蓋凱杜省一座大橋坍塌,地面一輛滿載乘客和貨物的卡車被壓,導致至少65人死亡。2007年6月15日,中國廣東佛山發(fā)生一起運沙船撞擊橋墩事件,造成大橋南岸200米橋面坍塌,多輛汽車墜河,10人死亡。所有這些災難的發(fā)生,都使整個世界為之震驚,從而引起了人們對橋梁的健康的極大關注。鑒于橋梁的特殊性與復雜性,國際上開展了相關的對策研究。在橋梁設計方面,設置先進、可靠的綜合健康狀態(tài)實時監(jiān)測系統(tǒng),對出現(xiàn)的安全隱患能夠快速反應,能夠達到從探測、報警、聯(lián)動控制直至消除安全隱患的全方位一體化要求,實現(xiàn)對橋梁關鍵部位的溫度、應變(應力)、振動(加速度)、縫隙變化、地下水位變化、索力變化等各項參數(shù)的綜合實時監(jiān)測,并根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)由監(jiān)測系統(tǒng)判斷橋梁的健康狀況。這樣,橋梁養(yǎng)護工作人員可以實時真實地了解到橋梁的安全狀態(tài),為橋梁上的各種活動提供可靠有效的參考依據(jù),進而通過提供所需要的早期危險報警和損傷評估來保證橋梁的安全,從而大大增強橋梁的生存能力。 

2006年2月9日,國務院頒布的《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要》確定了11個國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的重點領域,并從中選擇了68項優(yōu)先主題進行重點安排。其中,在“公共安全”重點領域中,其發(fā)展思路中明確提出了:1)加強對突發(fā)公共事件快速反應和應急處置的技術支持。以信息、智能化技術應用為先導,發(fā)展國家公共安全多功能、一體化應急保障技術,形成科學預測、有效防控與高效應急的公共安全技術體系。2)提高早期發(fā)現(xiàn)與防范能力。重點研究橋梁、煤礦等生產事故、突發(fā)社會安全事件和自然災害、核安全及生物安全等的監(jiān)測、預警、預防技術。并確立了“重大安全事故的預警與救援”的優(yōu)先主題。此外,在“信息產業(yè)及現(xiàn)代服務業(yè)”重點領域中,其發(fā)展思路中明確指出了:1)以應用需求為導向,重視和加強集成創(chuàng)新,開發(fā)支撐和帶動現(xiàn)代服務業(yè)發(fā)展的技術和關鍵產品,促進傳統(tǒng)產業(yè)的改造和技術升級。2)以發(fā)展高可信網(wǎng)絡為重點,開發(fā)網(wǎng)絡信息安全技術及相關產品,建立信息安全技術保障體系,具備防范各種信息安全突發(fā)事件的技術能力。并確立了“傳感網(wǎng)絡及智能信息處理”的優(yōu)先主題。由此可見,國家對橋梁等大型公共設施的安全狀況監(jiān)測、預警技術的開發(fā)非常重視。 綜上所述,建立一個以橋梁結構為平臺,應用現(xiàn)代傳感、通信和網(wǎng)絡技術,優(yōu)化組合結構監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、交通監(jiān)測、設備監(jiān)測、綜合報警、信息網(wǎng)絡分析處理和橋梁養(yǎng)護管理各功能子系統(tǒng)為一體的綜合監(jiān)測系統(tǒng)是非常必要的,也具有非常重要的意義。

傳統(tǒng)橋梁檢測技術是通過人工目測檢查或借助于便攜式儀器測量得到的信息對橋梁結構的安全狀態(tài)進行評估。人工橋梁檢查分為經(jīng)常檢查、定期檢查和特殊檢查。但是人工橋梁檢查方法在實際應用中有很大的局限性。傳統(tǒng)檢測方式的不足之處主要表現(xiàn)在:

  • 需要大量人力、物力并有諸多檢查盲點,這對現(xiàn)代大型橋梁尤其突出。
  • 主觀性強,難于量化。經(jīng)過半個多世紀的發(fā)展,雖然現(xiàn)代斜拉橋的分析設計與施工技術已日趨完善,但對某些響應現(xiàn)象,尤其是損傷的發(fā)展過程,尚處于經(jīng)驗積累中,因此定量化的描述是很重要的。
  • 缺少整體性。人工檢查以單一構件為對象,只能提供局部的檢測和診斷信息,而不能提供整體全面的結構健康檢測和評估信息。
  • 影響正常交通運行。對于較大型的橋梁通常需要搭設觀察平臺或用觀測車輛,無可避免需要實施交通控制。
  • 周期長,時效性差。大型橋梁的檢查周期可達數(shù)年。在有重大事故或嚴重自然災害的情況下,不能向決策者和公眾提供即時信息。

從上可知,人工橋梁檢查程序和設施,無法直接和有效地應用于大型橋梁的檢測上。因此有必要建立一個針對大橋的結構健康監(jiān)測系統(tǒng),用于監(jiān)測和評估大橋在運營期間結構的安全性、耐久性和使用性等。

 

02

橋梁監(jiān)測方案

 

一、設計與實施原則

  • 采用主流框架開發(fā)長期健康監(jiān)測系統(tǒng)。 
  • 根據(jù)大橋的結構形式和特點,有針對性地設計長期健康監(jiān)測系統(tǒng); 
  • 長期健康監(jiān)測系統(tǒng)各子系統(tǒng)或子模塊之間有序融合,與其它相關系統(tǒng)無縫連接; 
  • 長期健康監(jiān)測系統(tǒng)各子系統(tǒng)或子模塊相對獨立,方便維護; 
  • 長期健康監(jiān)測系統(tǒng)的人機界面友好,方便操作; 
  • 長期健康監(jiān)測系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,能自動、連續(xù)、穩(wěn)定工作; 
  • 采用目前市場上成熟的技術和產品,滿足未來升級、換代等需求;

 

二、系統(tǒng)組成

大橋長期健康監(jiān)測系統(tǒng)包括以下子系統(tǒng):

  • 傳感器系統(tǒng)
  • 數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)
  • 數(shù)據(jù)處理與控制系統(tǒng)
  • 結構健康數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)
  • 結構健康評價系統(tǒng)
  • 檢查與維護系統(tǒng)

 

三、測點布置

1、應力監(jiān)測:

應力測點布置應反映橋梁結構的最不利受力情況,以下測試截面為測點布置參考截面: 

(1)主橋:

1)主梁跨中最大正彎矩截面;

2)主梁最大負彎矩截面;

3)橋墩最大壓應力截面; 

4)塔梁固結位置的應力集中截面。 

(2)引橋: 對于連續(xù)梁橋: 

1)跨中最大正彎矩截面; 

2)支點負彎矩截面; 

3)橋墩最大壓應力截面;

對于連續(xù)剛構橋: 

1)跨中最大正彎矩截面; 

2)墩梁節(jié)點附近最大應力截面;

3)墩腳附近最大應力截面; 

每個截面的測點布置應反映截面內力、應力的橫向分布規(guī)律,主橋箱梁截面的測點數(shù)應不少于6個,塔墩截面的測點數(shù)應不少于4個。 

2、索力監(jiān)測:

 橋梁拉索的選取應考慮索長、索力、索間距等因素,建議拉索的測試數(shù)目應不低于拉索總數(shù)的20%。 

3、變形監(jiān)測:

主橋主跨邊跨各選取一個最大撓度測試截面,每個截面測點數(shù)不低于1個; 兩側引橋各選取一個最大撓度測試截面,每個截面測點數(shù)不低于1個; 每個主橋橋塔頂布置水平位移測點不低于1個。 

4、主梁溫度、橋塔墩臺溫度監(jiān)測: 

測點布置應結合應力測點進行綜合考慮。

5、環(huán)境風荷載監(jiān)測:

監(jiān)測指標、方式及測點須滿足橋梁工作環(huán)境分析的要求。

測點要求:主梁不少于一個測點;塔頂不少于一個測點。 

6、環(huán)境空氣溫度、濕度監(jiān)測:

監(jiān)測指標、方式及測點須滿足橋梁溫度場和濕度場構建、環(huán)境溫度與結構 響應相關性分析等要求。 

測點要求:不少于兩個測點

7、加速度監(jiān)測:

監(jiān)測指標、方式及測點須滿足結構動力特性提取的要求。 

測點要求:不少于5個測點

 

四、傳感器系統(tǒng)特點

  • 選用技術成熟、性能好的傳感器; 
  • 抗干擾性強、耐久性好,在施工和使用環(huán)境下可靠穩(wěn)定工作; 
  • 實用性強,方便安裝、維護和更換; 
  • 精度應適中,在滿足監(jiān)測要求的前提下,考慮經(jīng)濟性,選擇合適精度的傳感器; 
  • 在滿足監(jiān)測要求的前提下,適度增加傳感器的數(shù)量,保證傳感器數(shù)量具有一定的冗余度; 
  • 保護傳感器不受溫濕度、雷擊及干擾源(電源、電磁)等環(huán)境因素的影響及防止損壞。

 

五、數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)特點

  • 運營階段能自動、連續(xù)、實時數(shù)據(jù)采集與傳輸; 
  • 數(shù)據(jù)采集同步精度滿足數(shù)據(jù)分析要求; 
  • 數(shù)據(jù)采集與傳輸設備精度滿足前向測量精度要求; 
  • 數(shù)據(jù)采集設備集成化程度高,便于統(tǒng)一管理控制; 
  • 數(shù)據(jù)采集與傳輸設備擴充性強,滿足傳感器升級需求;
  • 數(shù)據(jù)采集與傳輸設備耐久性好、抗干擾性強;
  • 保護數(shù)據(jù)采集與傳輸設備不受濕度、雷擊及干擾源(電源、電磁)等環(huán)境因素的影響及防止損壞。

 

六、數(shù)據(jù)處理與控制系統(tǒng)特點

  • 橋梁運營階段能在監(jiān)控中心遠程監(jiān)控傳感器系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng); 
  • 橋梁運營階段能在監(jiān)控中心內實時顯示監(jiān)測數(shù)據(jù); 
  • 功能定位明確,能夠合理利用資源并分配任務,與前向及后向子系統(tǒng)有序融合; 
  • 軟件系統(tǒng)具有開放性,能滿足優(yōu)化升級需求; 
  • 軟件系統(tǒng)開發(fā)周期的各運行階段(需求分析、系統(tǒng)概要設計、系統(tǒng)詳細設計、數(shù)據(jù)庫設計、程序編制、調試、測試等),保證提供的文件均滿足規(guī)范書及有關標準要求。 
  • 整個服務器系統(tǒng)由數(shù)據(jù)接收服務器,數(shù)據(jù)庫服務器,數(shù)據(jù)處理與分析服務器,應用服務器構成。利用服務器的硬件群集功能來提高整個系統(tǒng)的可用性。

? 數(shù)據(jù)接收服務器

此服務器的主要功能為接收底層工作站傳輸?shù)臄?shù)據(jù),并做簡單的數(shù)據(jù)處理,要求數(shù)據(jù)并發(fā)性接收的相應能力強。

? 數(shù)據(jù)庫服務器

整個監(jiān)測系統(tǒng)運行過程中會產生大量的數(shù)據(jù),其中大部分數(shù)據(jù)在經(jīng)過預處理后都將輸入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),為后續(xù)的查詢、運算、統(tǒng)計提供基礎。數(shù)據(jù)庫軟件采用Oracle系統(tǒng)。

? 數(shù)據(jù)處理與分析服務器

此服務器主要功能是進行數(shù)據(jù)的在線分析處理,對實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進行二次處理,數(shù)據(jù)融合處理,進行在線評估與預警,運行巡檢養(yǎng)護管理模塊的核心應用,接收WEB應用服務器的請求,將各項處理并將結果返回。該服務器運行的是整個大橋結構健康監(jiān)測系統(tǒng)的核心功能。

? 應用平臺服務器

系統(tǒng)需提供一個基于WEB的應用平臺進行信息管理和信息發(fā)布,此部分選擇的服務器有:

Web服務器:整個系統(tǒng)將接入Internet,并提供外部訪問服務。 

采集服務器: GPS、光纖傳感器、視頻傳感器等子系統(tǒng)的采集服務器,用以安裝采集管理軟件,獲取該子系統(tǒng)的原始監(jiān)測數(shù)據(jù)。專用采集服務器視解調設備的情況安置在監(jiān)控中心或外場工作站機柜中,服務器數(shù)量以不影響正常采集和數(shù)據(jù)傳輸為要求。 

網(wǎng)絡管理服務器:整個系統(tǒng)內的網(wǎng)絡設備、服務器設備將統(tǒng)一管理,所有管理程序都將運行在此服務器中。

? 操作終端

在監(jiān)控中心監(jiān)控室提供的兩個工作機位上放置兩臺普通臺式機用于健康監(jiān)測系統(tǒng)的日常操作與監(jiān)控。

軟件系統(tǒng)需支持Internet遠程訪問,主要功能包括:

  • 數(shù)據(jù)采集與前處理:部署在各采集工作站和專用采集服務器上,實現(xiàn)各子系統(tǒng)原始數(shù)據(jù)的采集和物理量的轉換
  • 數(shù)據(jù)傳輸與存儲:實現(xiàn)原始數(shù)據(jù)向數(shù)據(jù)接收服務器的實時傳輸,實現(xiàn)原始數(shù)據(jù)在各采集工作站、專用采集服務器及監(jiān)控中心磁盤陣列的存儲
  • 人工巡檢數(shù)據(jù)的維護:實現(xiàn)人工巡檢報告及量化數(shù)據(jù)的錄入、修改與查詢
  • 數(shù)據(jù)處理與分析:實現(xiàn)對原始數(shù)據(jù)的時域、頻域處理與專項分析,需支持對處理算法的配置功能
  • 結構安全狀況的在線評估:能結合實時監(jiān)測和人工巡檢數(shù)據(jù)進行綜合的在線評估,并自動生成相關的報告的主體。能按照預設的評估模板進行評估,支持的評估報告包括:月度在線評估報告、突發(fā)事件臨時在線評估報告、年度在線評估報告等
  • 預警與報警:實現(xiàn)設備使用狀況、結構安全指標超閾值、突發(fā)事件綜合報警與預警
  • 數(shù)據(jù)顯示與查詢:實現(xiàn)原始數(shù)據(jù)、處理后數(shù)據(jù)的時程及數(shù)值顯示,支持按結構位置、設備類型及自定義模式顯示,顯示界面及數(shù)據(jù)均可配置;實現(xiàn)在線評估報告、日常運行報告、人工巡檢報告的查詢;實現(xiàn)預警報警數(shù)據(jù)及狀態(tài)的查詢。

系統(tǒng)檢查與維護:實現(xiàn)各系統(tǒng)設備狀態(tài)的定制顯示,實現(xiàn)關鍵系統(tǒng)的遠程維護。

 

03

橋梁安全監(jiān)測網(wǎng)方案

 

橋梁安全監(jiān)測網(wǎng)是以城市公路橋梁為對象,通過在橋梁關鍵結構部位設置光纖監(jiān)測子系統(tǒng),實時或定期地獲取橋梁運營階段有關結構行為和狀態(tài)以及橋梁環(huán)境條件的必要數(shù)據(jù),利用監(jiān)測數(shù)據(jù)驗證與評估橋梁設計的有關參數(shù)取值和理論結果,通過監(jiān)測數(shù)據(jù)的處理與分析,掌握橋梁生命期內任何時刻(包括地震等偶然或突發(fā)事件發(fā)生過程與發(fā)生后)的結構整體性和安全性,同時也可以為橋梁運營期的維護、維修與管理提供決策依據(jù)和指導。

橋梁健康監(jiān)測光纖傳感系統(tǒng)構成

上海東海大橋光纖傳感監(jiān)測系統(tǒng)組網(wǎng)圖

各橋梁獨立設置的光纖監(jiān)測子系統(tǒng)通過無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡實現(xiàn)信息的集中采集、傳輸、處理、共享的數(shù)字化,形成一個以動態(tài)監(jiān)視數(shù)據(jù)為基礎的市區(qū)公路橋梁健康監(jiān)測網(wǎng)。具有如下意義:

  1. 對市區(qū)公路橋梁的日常防災減災工作,偶發(fā)災害的應急決策和災后恢復重建的處置具有現(xiàn)實的指導意義。

  2. 建成對外信息管理平臺, 實現(xiàn)監(jiān)控點信息的有效收發(fā)和終端的控制。

  3. 實時統(tǒng)計分析,與系統(tǒng)協(xié)同決策。

  4. 實現(xiàn)對外管理相關部門和科研機構的信息交換。

橋梁健康監(jiān)測網(wǎng)系統(tǒng)

 

04

橋梁監(jiān)測布點典型方案

 

一、連續(xù)剛構橋監(jiān)測點布置方案

如上圖所示,通盛大橋橋梁結構為連續(xù)五孔剛構,主跨每孔跨度為108米,邊跨每孔跨度為58米。

本方案中,選取主墩截面和主跨、邊跨代表性截面作為監(jiān)測斷面。 

因此,共設置6個主墩監(jiān)測斷面(ZD1~ZD6); 

主跨每孔設置跨中、四分之一跨、四分之三跨等3個監(jiān)測斷面,邊跨每孔設置1個跨中監(jiān)測斷面,主跨和邊跨共設置11個監(jiān)測斷面(KD1~KD11)。 

因此,通盛大橋共設置17個監(jiān)測斷面。每個監(jiān)測斷面內的傳感器布置示意圖如下:

圖中實心黑點為應變傳感器,空心黑點為溫度傳感器,詳細傳感器點位設計如下表:

 

傳感器布置數(shù)量

安裝位置

應變傳感器(只)

溫度傳感器(只)

加速度傳感器(只)

ZD1

9

2

2

ZD2

9

2

1

ZD3

9

2

1

ZD4

9

2

1

ZD5

9

2

1

ZD6

9

2

2

KD1

8

1

1

KD2

8

1

1

KD3

8

1

1

KD4

9

1

1

KD5

8

1

1

KD6

8

1

1

KD7

8

1

1

KD8

8

1

1

KD9

8

1

1

KD10

8

1

1

KD11

8

1

1

合計數(shù)量

142

23

19

 

二、變截面單箱雙室連續(xù)箱梁橋監(jiān)測點布置方案

城中湖大橋為三跨后張法預應力變截面單箱雙室連續(xù)箱梁橋,上部結構為55+100+55m=210m。根據(jù)該類型橋梁結構特點,本次共設計4個主墩監(jiān)測截面(ZD1~ZD4)以及5個支座監(jiān)測截面(KD1~KD5),總計9個監(jiān)測截面。其點位布置與通盛大橋類似,此處不再重復敘述,詳細傳感器點位設計如下表:

 

傳感器布置數(shù)量

安裝位置

應變傳感器(只)

溫度傳感器(只)

加速度傳感器(只)

ZD1

9

2

1

ZD2

9

1

1

ZD3

9

1

1

ZD4

9

2

1

KD1

9

2

1

KD2

9

2

1

KD3

9

2

1

KD4

9

2

1

KD5

9

2

1

合計數(shù)量

76

12

9

 

三、吊桿拱橋監(jiān)測點布置方案

因為該大橋為吊桿拱橋,根據(jù)該類拱橋的受力特點,選擇拱肋的拱腳截面、L/4截面、拱頂截面、3L/4截面以及橫梁的L/4截面、1/2截面、3L/4截面作為結構健康監(jiān)測斷面,每個監(jiān)測斷面的光纖傳感器類型和數(shù)量設計如下:

 

傳感器布置數(shù)量

安裝位置

應變傳感器(只)

溫度傳感器(只)

加速度傳感器(只)

GY0

4

1

1

GY1/4

4

0

0

GY1/2

4

1

1

GY3/4

4

0

0

GY1

4

1

1

HL1/4

4

1

1

HL1/2

4

0

1

HL3/4

4

1

1

合計數(shù)量

32

5

6

拱橋長期健康監(jiān)測吊桿的選取應考慮吊桿長、吊桿力、吊桿間距等因素,建議吊桿的測試數(shù)目應不低于拱橋吊桿總數(shù)的20%,秀水大橋單側共有吊桿17根,本方案中,選取1/4、1/2、3/4三個位置進行吊桿實時監(jiān)測。為了消除吊桿偏心力的影響,本方案中,通過在吊桿與橋面錨固端的承壓環(huán)上間隔120°安裝3只應變計取平均,然后根據(jù)承壓環(huán)的橫截面積和楊氏模量計算出吊桿力。

拱橋單側三根吊桿力監(jiān)測共增加應變傳感器3×3=9只,兩側合計為18只。

因此,該大橋共設置應變傳感器82只,溫度傳感器10只,加速度傳感器12只。

 

05

橋梁監(jiān)測光纖傳感器選型配置

 

一、光纖光柵埋入應變計

測試目的:結構層底面水平應變時程規(guī)律 

每結構層至少埋設2個應變計,一個沿行車方向,一個沿垂直行車方向,埋設位置在各結構層底部。

產品配置:EBA-OFS15E光纖光柵埋入式應變計

EBA-OFS15E光纖光柵埋入式應變計是用于混凝土、鋼筋混凝土或可塑性材料內部應變測量,以便長期觀測其結構應力應變的變化,進行狀態(tài)分析,實現(xiàn)示警以及故障診斷的目的。

EBA-OFS15E光纖光柵埋入式應變計通過內部敏感元件――光纖光柵所反射的光信號中心波長移動量來檢測應變值,無源、不帶電、本質安全,不受電磁干擾及雷擊損傷,可直接通過光纖進行信號遠程傳輸。

量程

±1500με

分辨率

0.1με

測量標距

50~200 mm

工作溫度范圍

-50~80℃

光柵中心波長

1525~1565 nm

單芯光纖可串聯(lián)數(shù)量

12只

 

二、高精度MEMS光纖土壓力計

測試目的:結構層內部豎向壓應力時程規(guī)律

每個結構層每層埋設1個壓力計(每斷面一個),埋設位置在各結構層底部。

產品配置:EBA-MOP05型MEMS光纖土壓力計

EBA-MOP05型MEMS光纖土壓力計是采用恒彈性合金作為壓力變送器件,進而利用光纖光柵固有的應變傳感特性研制而成的一種新型光纖光柵土壓力計,適用于測量填土、路基、堤壩、土石壩、軟基等的土體或者固體壓力。

量程

0.35、1、2、5 MPa

分辨率

≤0.005%F.S

精度

50~<0.05%F.S

過載能力

200%

波長范圍

1527~1565 nm

溫度范圍

-50~80℃

外徑尺寸

Φ120×28mm(可定制)

 

三、光纖光柵溫度計

測試目的:一年四季不同季節(jié)混凝土面層及基層溫度變化規(guī)律

對結構層每層至少埋設1個溫度計,埋設位置在各結構層中部。

產品配置:EBA-OEFT500微型化光纖高溫測溫計

EBA-OEFT500微型化光纖高溫測溫計采用21世紀新近發(fā)展的微米/納米加工技術(micro/nanotechnology),在特種光纖上直接制作感溫元件,從而實現(xiàn)低溫到+500℃寬溫范圍內測溫。具有無源無電、抗電磁干擾、任意延長引出光纖而不影響測溫精度等顯著優(yōu)勢。

EBA-OEFT500微型化光纖高溫測溫計采用耐腐蝕合金外殼封裝,感溫端部自帶M3×6mm外螺紋,便于連接固定(例如通過螺紋擰到測溫塊上)。

EBA-OEFT500微型化光纖高溫測溫計可以應用于飛行器、艦船和化工設備等的分布式測溫,也可用于橋梁、大壩、建筑等土木工程結構分布式溫度監(jiān)測與測量。

量程

常溫-50~150℃

高溫-50~500℃

分辨率

0.1℃

測溫精度

±0.5℃

光纖傳輸距離

0~20km

外形尺寸

Φ3mm×10mm

封裝方式

耐腐蝕合金鎧裝

 

四、光纖光柵埋入式測縫計

測試目的:結構層接縫擴展規(guī)律

對混凝土接縫至少埋設2個測縫計,一個沿行車方向,一個沿垂直行車方向,埋設位置在各接縫中部。

產品配置:EBA-OFED20型光纖光柵埋入式測縫計

EBA-OFED20型光纖光柵埋入式測縫計可用于石油化工、水利水電工程、工業(yè)與民用建筑等結構上混凝土、巖石等結構的邊界縫開合度的長期監(jiān)測,可以埋設在混凝土內長期監(jiān)測建筑物的裂縫變化。儀器內置萬向節(jié)允許傳感器承受一定程度的剪切位移。傳感器內部通過結構設計減小傳感器溫度靈敏系數(shù)(小于5pm/℃),同時安裝了1只光纖光柵溫度傳感器,用以補償溫度對測量的影響。

量程

20、30、60、100 mm

分辨率

<0.1% F.S.

精度

<0.5% F.S.

工作溫度范圍

-50~80℃

光柵中心波長

1528~1563 nm

尺寸

Φ30×Lmm

(長度L因量程而異)

 

五、光纖光柵式單點、多點位移計

測試目的:道面路基土體沉降監(jiān)測

對道面路基至少埋設3個多點位移計,埋設位置在路基不同深度處。

產品配置:EBA-OFD200型光纖光柵位移計

EBA-OFD200型光纖光柵位移計可用于石油化工、水利水電工程、工業(yè)與民用建筑等結構上裂縫或接縫開合度的長期監(jiān)測。傳感器采用探桿安裝方式,可以測定橋梁、隧道、大壩、地下工程、邊坡的位移變形。在通過結構設計減小傳感器溫度靈敏系數(shù)的同時,在傳感器內部安裝了1只光纖光柵溫度傳感器,用以補償溫度對測量的影響。

光纖光柵位移計采用光纖光柵作為位移敏感元件,測量精度不受光纖傳輸距離及電磁干擾的影響,可通過伸縮探桿或拉線兩種方式實現(xiàn)對伸縮位移的測量,標準量程為0~200mm或-100mm~+100mm,具有溫度補償功能。

量程

0~200/±100 mm

分辨率

<0.1%F.S.

精度

<0.3%F.S.

工作溫度范圍

-50~80℃

中心波長

1525~1565 nm

尺寸

Φ25×300 mm

 

六、高精度MEMS光纖滲壓計

測試目的:道面路基孔隙水壓力監(jiān)測

對道面路基至少埋設3個滲壓計,埋設位置在路基不同深度處。

產品配置:EBA-MFP25高精度MEMS光纖滲壓計

EBA-MFP25高精度MEMS光纖滲壓計利用法布里-珀羅(Fabry-Perot,F(xiàn)-P)干涉原理,將壓力變化轉換為傳感器內部F-P壓力敏感腔的腔長變化。F-P壓力敏感腔由具有一定反射率的兩個平行平面組成,光束在其間多次反射構成多光束干涉,在壓力作用下,F(xiàn)-P腔長發(fā)生相應變化,使入射光被調制。通過解調含有壓力信息的光輸出信號,就可以獲取壓力值,也可解算獲得被測液體的高度。

相比于傳統(tǒng)的壓力傳感器,EBA-MFP25高精度MEMS光纖滲壓計體積微小,抗電磁干擾,電絕緣,耐腐蝕,本質安全。測量精度比傳統(tǒng)的機電式壓力傳感器或光纖光柵類壓力計精度高1~2個數(shù)量級。

EBA-MFP25高精度MEMS光纖滲壓計內部為非接觸式光學信號檢測方式,具有良好的抗沖擊過載能力,故障率很低,后續(xù)免維護,可長期測量。在安裝操作不便、維護困難的應用場合更具顯著優(yōu)勢。

量程

250KPa

1MPa

分辨率

10Pa

40Pa

測量精度

0.05%F.S.

0.05%F.S.

傳輸距離

0~10km

外形尺寸

Φ12mm×60mm

工作溫度范圍

-55℃~+150℃

 

七、光纖光柵溫度濕度計

測試目的:道面結構溫度濕度監(jiān)測

對道面路基和混凝土埋設溫度濕度計,埋設在不同位置和深度處。

產品配置:EBA-MSH100型MEMS光纖溫濕度計

EBA-MSH100型MEMS光纖溫濕度計采用21世紀新近發(fā)展的微米/納米加工技術(micro/nanotechnology),在MEMS微敏感芯片上集成制作溫度和濕度敏感元件,從而實現(xiàn)-50~150℃寬溫范圍內的精確溫、濕度復合測量。具有無源無電、抗電磁干擾、任意延長引出光纖而不影響測量等優(yōu)勢。

 

八、光纖光柵式鋼筋計

測試目的:傳力桿變化監(jiān)測

對混凝土傳力桿設置鋼筋計,埋設在不同位置傳力桿中部。

產品配置:EBA-OFG100光纖光柵鋼筋計

EBA-OFG100光纖光柵鋼筋計是針對橋梁混凝土箱梁、大壩壩體、高層建筑樁基及礦井巷道圍巖內部應力變形測量需求開發(fā)的測力計。采用光纖金屬化激光焊接工藝封裝制作,具有測量精度高、長期零點穩(wěn)定、防水耐腐蝕、埋入存活率高、動態(tài)特性良好等特點。

EBA-OFG100E水利水工結構監(jiān)測用鋼筋計外形圖

EBA-OFG100光纖光柵鋼筋計具有橋梁、建筑結構監(jiān)測用和水利水工結構監(jiān)測用兩種不同的產品規(guī)格,適用兩端焊接/螺紋連接/并置式測量等多種安裝方式,可以用于不同規(guī)格鋼筋應力的測量。

EBA-OFG100光纖光柵鋼筋計堅固、可靠、易于安裝和讀數(shù),并不受潮濕、光纜長度的影響。直徑規(guī)格可根據(jù)現(xiàn)場情況定制。

量程

拉伸:0~300Mpa

壓縮:0~160Mpa

分辨率

0.01% F?S

精度

0.5% F?S.

溫度漂移系數(shù)

0.5%F?S~1%F?S

光柵中心波長

1525~1565 nm

光柵反射率

≥90%

工作溫度范圍

-50~+80℃

規(guī)格尺寸

適用鋼筋/錨桿規(guī)格:Ф18mm-Ф32mm

封裝方式

鎧裝

安裝方式

兩端焊接/螺紋連接/并置式埋入

傳感頭引出線

鎧裝光纜,左右各為1.5m±0.1m

傳感頭之間級連方式

光纜熔接或防水型FC/PC光接頭連接

 

九、光纖光柵表面應變計

測試目的:結構靜態(tài)和動態(tài)應力應變監(jiān)測

對混凝土表面設置表面應變計,埋設在不同位置處。

產品配置:EBA-OFS50S多功能光纖表面式應變計

EBA-OFS50S多功能光纖表面式應變計適用于高速公路、機場跑道等瀝青混凝土鋪裝層表面應力應變監(jiān)測,可承受170℃以上的短期環(huán)境溫度,量程到±5000με,具有很低的等效剛度。

EBA-OFS50S多功能光纖表面式應變計通過內部敏感元件――光纖光柵所反射的光信號中心波長移動量來檢測應變值,無源、不帶電、本質安全,不受電磁干擾及雷擊損傷,可直接通過光纖進行信號遠程傳輸。

量程

±5000με

分辨率

2με

線性度

0.999

測量標距

50/70 mm

工作溫度范圍

-50~180℃

光柵中心波長

1525~1565nm

 

十、光纖光柵式表面裂縫計

測試目的:結構上裂縫或接縫開合度的長期監(jiān)測

對混凝土表面出現(xiàn)的裂縫和接縫設置表面應變計,埋設在不同位置處。

產品配置:EBA-OFSD型光纖光柵測縫計

EBA-OFSD型光纖光柵測縫計可用于石油化工、水利水電工程、工業(yè)與民用建筑等結構上裂縫或接縫開合度的長期監(jiān)測。傳感器采用探桿安裝方式,可以測定橋梁、隧道、大壩、地下工程、邊坡的位移變形。在通過結構設計減小傳感器溫度靈敏系數(shù)的同時,在傳感器內部安裝了1只光纖光柵溫度傳感器,用以補償溫度對測量的影響。

量程

10、25、50、200 mm

分辨率

<0.1%F.S.

精度

<0.5% F.S.

溫度范圍

-50~80℃

中心波長

1528~1563 nm

尺寸

Φ25×200 mm

 

十一、光纖液位計

測試目的:路基地下水位變化的監(jiān)測

對路基設置,布置在不同位置處

產品配置:EBA-FPP25光纖F-P高精度液位計

EBA-FPP25光纖F-P高精度液位計利用法布里-珀羅(Fabry-Perot,F(xiàn)-P)干涉原理,將液位變化轉換為傳感器內部F-P壓力敏感腔的腔長變化。F-P壓力敏感腔由具有一定反射率的兩個平行平面組成,光束在其間多次反射構成多光束干涉,在壓力作用下,F(xiàn)-P腔長發(fā)生相應變化,使入射光被調制。通過解調含有壓力信息的光輸出信號,就可以獲取壓力值,進而解算獲得被測液位的高度。

相比于傳統(tǒng)的壓力傳感器,光纖F-P高精度液位計抗電磁干擾,電絕緣,耐腐蝕,本質安全。這使它在大型機電、石油化工、冶金、高壓、強電磁干擾、強腐蝕、易燃易爆環(huán)境中能方便而有效地傳感。而其無源無電、零點穩(wěn)定、可長時間工作的突出特點,使其在水利水工設施的長期在線觀測領域,也具有應用前景。

光纖F-P高精度液位計內部為非接觸式光學信號檢測方式,具有良好的抗沖擊過載能力,故障率低,后續(xù)免維護,可長期測量。在安裝操作不便、維護困難的應用場合有優(yōu)勢。

量程

10,25,100,1000 m

分辨率

0.005% F.S.

測量精度

0.02~0.1 F.S.

中心波長范圍

1525~1565 nm

自由譜寬(FSR)

10~20 nm

規(guī)格尺寸

Ф12×60mm

工作溫度范圍

-50~+80℃

 

十二、光纖光柵錨索測力計

測試目的:橋梁拉索索力動靜態(tài)實時監(jiān)測

產品配置:EBA-OFL光纖光柵錨索測力環(huán)

EBA-OFL光纖光柵錨索測力環(huán)周身為合金圓筒, 筒體內置3~ 6個高精度的光纖光柵應變傳感器。波長解調儀可以測量作用在錨索測力計上的總荷載, 也可以分別讀取每個傳感器從而測量出不均勻荷載及偏心荷載。外置有溫度補償環(huán), 對于長期監(jiān)測提供溫度補償。目前我公司提供的光纖光柵索力計具有測量精度和溫度漂移自補償性能。

量程

1000KN,3000KN,5000KN(更大量程可定制)

分辨率

0.01% F.S.

測量精度

0.1%~0.5%F.S.

中心波長范圍

1525~1565 nm

安裝部位

索頭

應變光柵數(shù)量

3~12只(內置溫補光柵1只)

工作溫度范圍

-50~+80℃

 

十三、光纖光柵自溫補焊接式表面應變計

測試目的:橋梁鋼箱梁等結構表面應變動靜態(tài)實時監(jiān)測

產品配置:EBA-OFS30自溫補光纖應變計

EBA-OFS30自溫補光纖應變計是針對高壓輸電鐵塔、橋梁鋼箱梁、減震阻尼器、金屬錨具及其他金屬結構件應力變形測量需求開發(fā)的應變計。采用光纖金屬化激光焊接工藝和溫度自補償結構封裝,具有全光測量、不受雷擊、不受電磁干擾、精度高、長期零點穩(wěn)定、焊接操作簡便、動態(tài)特性良好等特點。

量程

± 3000με

應變分辨率

0.1με

工作溫度范圍

-55~+80℃

規(guī)格尺寸

鋼結構表面應變測量標距:16mm

封裝方式

鎧裝

安裝方式

焊接/粘接

傳感器引出線

鎧裝光纜,長度1.5m±0.2m

傳感器之間級連方式

首尾串接或通過光分路器并接

在完成對被測鋼結構表面監(jiān)測位置的局部打磨后(打磨面積為10mm×30mm),EBA-OFS30自溫補光纖光柵應變計可用上海拜安傳感技術有限公司配套的專用焊槍頭在5毫秒內完成焊接安裝,使現(xiàn)場安裝工藝簡化。

EBA-OFS30光纖應變計安裝照片

EBA-OFS30自溫補光纖光柵應變計引出光纖采用PE批覆鎧裝光纖,具有耐溫性能和耐腐蝕、耐老化性能,可長期在野外環(huán)境存活。

 

十四、MEMS光纖加速度計

產品配置:EBA-MA10光纖MEMS加速度計

EBA-MA10光纖MEMS加速度計是一種單分向的寬頻帶加速度傳感器,是建立在微米/納米技術(micro/nanotechnology)基礎上的21世紀技術,它將加速度檢測質量塊、彈性支撐體、光學反射微鏡、光入射及出射波導直接集成在一個微小的芯片上,真正實現(xiàn)了對加速度信號的全光檢測,具有探頭和傳輸線路不供電、抗電磁干擾、動態(tài)范圍大、體積小巧、遠距離光信號傳輸?shù)戎T多優(yōu)點。

EBA-MA10光纖MEMS加速度計靈敏度高,動態(tài)范圍大、線性度好、低頻從0Hz開始,具有平坦的頻率特性響應、相位呈線性變化,技術參數(shù)一致性好、性能穩(wěn)定。

EBA-MA10光纖MEMS加速度計應用于地震監(jiān)測、建筑橋梁健康監(jiān)測與測試、工業(yè)系統(tǒng)結構監(jiān)測與測試、海洋平臺結構監(jiān)測等領域。

型號

EBA-MA10

量程

±10g

分辨率

0.5mg

頻響范圍

0~1000Hz

常溫工作溫度

-55~80℃

傳輸距離

10km

外形尺寸

20 mm×20 mm×40mm

 

十五、MEMS光纖雙軸傾角儀

產品配置: EBA-OFC90A2光纖MEMS雙軸傾角儀

EBA-OFC系列產品是上海拜安傳感技術有限公司研發(fā)生產的雙軸傾角傳感器,采用建立在微納米技術基礎上的技術,將角位移檢測敏感結構件、彈性支撐體、光學反射微鏡、光入射及出射波導直接集成在一個微小芯片上,真正實現(xiàn)對傾角信號的全光檢測,具有探頭和傳輸線路不供電、抗電磁干擾、動態(tài)范圍大、遠距離光信號傳輸?shù)戎T多優(yōu)點??蓱糜趦A角測量、水平調整、垂直監(jiān)控、姿態(tài)記錄等。

相比于傳統(tǒng)的光纖光柵傾角傳感器,本系列產品體積小、測量精度高、測量范圍寬、安裝方便、故障率低,在強電磁干擾、潮濕、腐蝕等惡劣環(huán)境下具有顯著優(yōu)勢。

項目

EBA-OFC90A2

分辨測量范圍(deg)

±90°

分辨率(deg)

0.01°

工作溫度范圍

-40~80℃

頻響范圍

0~20Hz

光纖最大傳輸距離

10km

 


 

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