# 光纖傳感器監(jiān)測建筑結構摘要，光纖傳感器在建筑結構監(jiān)測中應用廣泛，它具有輕巧性、耐用性和長期穩(wěn)定性，可方便用于建筑鋼結構和混凝土等材料內部應力、應變檢測，實現(xiàn)對建筑結構的實時、無損智能監(jiān)測，與傳統(tǒng)傳感器相比，其精度及靈敏度高、信號好、耐腐蝕、體積小、結構簡單，能提供精確、實時的監(jiān)測數(shù)據，幫助工程師評估建筑物安全性和健康狀況。

一、光纖傳感器監(jiān)測建筑結構的原理

光纖傳感器用于監(jiān)測建筑結構是基于光纖光柵的特性。光纖光柵是一種特殊的光纖元件，能夠在特定波長反射光線，形成布拉格散射。當光纖受到應力、溫度變化時，光柵周期發(fā)生變化，導致反射波長偏移，這一現(xiàn)象稱為光纖光柵的波長敏感特性。通過監(jiān)測這種波長偏移，即可實現(xiàn)對建筑結構應變、溫度等物理量的精確測量，進而對建筑結構的健康狀況進行監(jiān)測。

二、光纖傳感器監(jiān)測建筑結構的優(yōu)勢

• 高精度與穩(wěn)定性：光纖光柵傳感器能提供微應變級別的測量精度，確保監(jiān)測數(shù)據的可靠，這對于建筑結構監(jiān)測來說非常關鍵，能夠準確反映結構微小的變化情況。
• 分布式監(jiān)測：一根光纖可嵌入數(shù)百至數(shù)千個光纖光柵傳感器，實現(xiàn)大面積、多點同時監(jiān)測。在大型建筑結構中，可以在多個關鍵部位設置傳感器，全面掌握結構狀態(tài)。
• 抗惡劣環(huán)境：不受電磁干擾影響，適合在復雜、惡劣環(huán)境下工作，如建筑施工現(xiàn)場可能存在的強電磁干擾環(huán)境，以及高溫、腐蝕性環(huán)境等，并且光纖材料的本征特性決定了其使用壽命長，維護成本低。

三、光纖傳感器在建筑結構監(jiān)測中的具體應用

（一）應變監(jiān)測

• 對建筑結構在荷載作用下的變形和變化評估具有重要意義。通過將光纖光柵傳感器安裝在建筑結構的關鍵部位，如梁、柱等部位，可以實時監(jiān)測結構的應變情況，及時發(fā)現(xiàn)結構可能出現(xiàn)的過度變形等問題。

（二）溫度監(jiān)測

• 建筑結構在不同季節(jié)和環(huán)境下會經歷溫度變化，光纖光柵傳感器可以對結構表面或內部的溫度進行監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)異常溫度變化，并提供溫度梯度信息，以保證結構的正常運行。例如在大體積混凝土結構中，監(jiān)測溫度變化可防止因溫度應力產生裂縫等問題。

（三）振動監(jiān)測

• 通過監(jiān)測建筑結構的振動情況，光纖光柵傳感器可以評估結構的穩(wěn)定性和自然頻率，幫助檢測結構的損傷和疲勞狀況，避免潛在的風險。比如在高層或超高層建筑中，對風荷載等引起的振動進行監(jiān)測。

四、實際案例

• 港珠澳大橋：在其建設與運維中采用了光纖光柵傳感系統(tǒng)，對橋梁的應力、應變、溫度等關鍵參數(shù)進行實時監(jiān)測，確保橋梁結構安全。橋梁作為一種特殊的建筑結構，其監(jiān)測的成功案例也體現(xiàn)了光纖傳感器在建筑結構監(jiān)測中的有效性。
• 北京大興國際機場：光纖光柵傳感器被用于跑道、航站樓等關鍵結構的健康監(jiān)測，確保能夠及時發(fā)現(xiàn)并評估潛在的結構問題。機場建筑結構復雜且對安全性要求極高，光纖傳感器在此發(fā)揮了重要的監(jiān)測作用。
• 上海中心大廈：作為超高層地標建筑，其結構安全至關重要。項目采用了光纖光柵傳感技術構建了一套全面的健康監(jiān)測系統(tǒng)，在大廈的關鍵部位，如基礎、核心筒、外立面連接處等布置了數(shù)百個光纖光柵傳感器，能夠實時監(jiān)測結構的應變、位移及溫度變化情況。在臺風期間，該監(jiān)測系統(tǒng)成功捕捉到了大廈在極端風力作用下的動態(tài)響應，為結構安全評估提供了寶貴數(shù)據，驗證了大廈設計的合理性和安全性，也展示了光纖光柵傳感技術在超高層建筑結構監(jiān)測中的有效應用。

光纖傳感器在橋梁監(jiān)測中的應用

光纖傳感器監(jiān)測建筑結構的局限性

光纖傳感器與傳統(tǒng)傳感器對比

光纖傳感器在極端天氣下的表現(xiàn)