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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