摘要：描述了桥梁缺陷检测和结构健康监测的背景和意义。介绍了桥梁的主要缺陷和结构的健康监测内容。概述了光纤光栅传感器的结构，工作原理，应用特点及其在国内外实际工程中的应用。本文主要讲述了光纤传感器在桥梁缺陷检测和结构健康监测中的应用。
关键词：桥梁缺陷检测；结构健康监测；光纤光栅传感器；光纤光信号解调仪；
引言
桥梁在一个国家的交通和经济发展中发挥着重要作用。桥梁缺陷检测和结构健康监测是确保桥梁安全运行的重要手段。为了让桥梁的结构更加的安全，建设更加的完整，更方便人们长久进行使用，在主要桥梁结构中检测到缺陷，我们要长时间的对健康监测系统检查，为了防止发生一些意外情况，我们要对桥梁的安全情况进行不定时的监督，保证使用安全。因此，桥梁健康监测系统的成功开发将对保证桥梁安全运行和扩大桥梁使用起到重要作用。同时，通过发现早期桥梁疾病，养护桥梁的费用超级超，为了节省费用开支，我们就要减少交通事故发生的次数，防止造成桥梁的大额费用的修建。我们要用电气传感器的应变测量技术来改变以前旧的桥梁缺陷的检查，使用这种检查方法，可以减少电磁的干扰，防止线路杂乱，监督时间不及时，让我们无法准确了解桥梁的情况。
1.桥梁主要缺陷和结构健康监测内容
1.1桥梁主要缺陷
（1）外形方面的问题。（2）裂缝：我们在施工过程中，引起裂缝的原因主要有收缩、沉降、和温度等原因，应力裂纹是裂纹的主要问题，根据时间的长短情况，就会让寿命长的裂纹慢慢的被腐蚀，引起裂纹现象。（3）桥梁内部设计不合理。（4）混凝土成中性。（5）钢筋容易被腐蚀。
1.2.桥梁结构健康监测内容
（1）在正常环境和交通情况下对桥梁结构呈现物理状态。（2）不属于桥梁结构构件和一些桥梁的其他设施的运行情况。（3）检查结构构件是否可以长时间使用。（4）检查大桥周围的环境是什么样子的。
2.光纤光栅传感器的结构及工作原理
光纤纤芯区域的折射率是由改变周期性来进行光纤糖的调制，一般情况下，折射率变化通常在十的负五次方至十的负三次方之间，我们要把入射光的相关的干场图案，把它写进写芯中通过紫外线的曝光方式。折射率是根据纤芯中的纤芯轴向的周期来进行变化的，还会根据水的长度来形成相位光纤，但是他是窄带滤光片或反射镜形成的产物，一般情况下，折射率调制周期Asin光纤芯由以下公式给出：A = A / 2sin（ ），他指的是紫外线的光源长度和 相干光束之间的角度。光根据光纤中的光敏性来制成光纤光栅的，光敏性是指激光器中含有光纤的杂质，然后跟随着光线折射率的强弱来进行空间变化的一种现象，在光纤的芯体中就会形成窄带滤光片或反射镜。我们可以使用光敏性，来听过紫外线的记过来把光栅嵌入到光纤芯中，方便传感器的使用。
3.光纤光栅传感器的应用特点
随着科学技术的发展，一种新式的光纤传感器孕育而生，可以对物理量进行直接的温度和应变的感知能力，还可以对许多个物理量进行测量。由于他的使用范围非常的广，我们可以进行不同范围的使用。FBG传感器有许多技术上面有很多优点，主要包括的有：1.由于具有良好的可靠性和高测量精度，我们在单独的光纤上面，制作许多可以进行大规模的项目的光纤能力，还要对其进行一定区域的测量，测量的范围有很多，测量点也非常的多。2.对于磁电的有一定的干扰。3.作为无源传感器的光纤光栅，他对对电磁是没有影响的，不会进行散发热量，对于强电磁的地方来说，可以使用。4.光纤光栅的材料是一种多值函数，我们经常使用不是金属的材料，来防止材料被侵蚀。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆5.我们可以让光纤的波长信号进行一些调整，来减少减少嵌入式光纤，顺便还可以对元件的数量进行检查，对物理量的测量非常有效果。
尽管光纤光栅传感器具有上述许多优点，但是我们在光纤的实际运用中，存在一些问题，当今，阻碍光纤光栅传感器的障碍就是传感器信号的解调，换一种说话，就是光纤光栅传感器分析仪，虽然现在有很多可以对光纤进行调节的方法，但是在实际应用中，缺少之又少，又因为产品的价格费用比较高，就会出现很多问题。光纤光栅传感器在使用过程中会出现一些问题，问题如下：（1）光源的宽带有一定的限制，但是在实际操作中，我们不能让光栅的反射谱进行相互的重叠，所以我们要对光栅的数目进行一定的规定。（2）我们怎么样让复合材料可以监测多轴向的变化情况，方便监测被测体的多轴向的应变形状。（3）我们怎么让大面积进行精准和快速进行测量。（4）如果温度和应变都在进行变化的话，会让传感器无法进行识别，对他们的反射中心波长的变化情况，无法进行分辨，因此我们应该对光栅的波长进行一定的设置，虽然光栅的变化是根据温度和应变来进行变化，但是由于不方便进行区分，就形成了一个新的问题，怎么样来区分应变和温度相互交叉的敏感问题。（5）光纤光传感器生产材料相对较弱，使用过程中容易损坏；它需要被包装，并且有必要研究和开发一种耐用的材料来封装它以延长传感器的使用寿命。（6）近来，普通光纤光栅传感器的检测精度比传统应变传感器的检测精度要低。我们还要对适合桥梁使用的光纤光栅传感器进行一定的测量。争取开发出更准确的检测设备来，由于传感器使用范围还比较狭隘，但是慢慢就会发展起来，在桥梁结构健康监测系统进行新的发展，为了可以结果上面所讲的问题有，我们要让传感器在价格费用中降低，还要具有良好的稳定性，拥有较高的分辨率，可以进行大面积检测，，如果把这些问题都解决了，就会让光纤光栅变得更有意义。在国内和国外，光纤光栅传感器在实际的施工中，会随着信息技术的不断发展有所提高，比如，高智能传感材料和传感器解调技术也会不断提高，还会大大缩减光纤光栅传感器系统费用，让光纤光栅传感器更好的为人们使用。
4.应用光纤光栅传感器检测桥梁主要缺陷
4.1混凝土和钢结构表面裂缝的监测信息
在进行裂纹信息的检测过程中，我们要选择光纤光栅大应变传感器，主该传感器的测量范围可达100000Me，还可以使用不大于20毫米的裂缝检测，他的监测的准确度可以达到零点零零零贰毫米。
4.2位移（或大裂纹）信息监测
我们可以采用光纤光栅应变传感器来对混凝土的表面进行测试，方便传感器的安装。
4.3钢筋混凝土结构中钢筋的应变测量使用高耐久性包封光纤钢筋计。
采用独立包装技术，所产生的应变传感器对钢筋应力没有增强作用，我们要对钢筋混凝土结构中的钢筋进行衡量，顺便进行平衡的应变。
5.结束语
我们在对桥梁进行缺陷检测和结构健康监测系统的时候，老式的检测方法已经不能适应时代的发展了，我们以前在桥梁表面安装应变计，但是应变技术随着时间的转移在不断进行变化，但存在诸多不足之处，如布线复杂，连接网络比较麻烦。但是还存在一些问题，容易被电磁所骚扰，在国内和国外有许多桥梁检测的案例，经过对案例的总结测试精度高、恢复能力好、使用寿命长的光纤光栅传感器，已成为桥梁缺陷检测和结构健康监测对电磁干扰大，耐腐蚀性高等特点，是重要的测试方法，桥梁是一个没有生命的物体，没有自己的感知和诊断能力，因此，对桥梁的建设和检查有一定的作用，随着桥梁在不断进行发展，智能传感技术和光纤光栅传感器解调技术也在不断的有所提升，就可以降低桥梁缺陷检测和结构健康监测系统的费用，他们的未来的发展不可估量。
参考文献：
[1] 商永生.光纤光栅传感技术在桥梁结构健康监测中的应用[J].交通世界（下旬刊），2016，（4）.
[2] 贾富贵.基于光纤光栅传感技术的桥梁结构健康监测[J].公路与汽运，2014，（1）.
论文作者:杨创贵
论文发表刊物:《基层建设》2018年第14期
论文发表时间:2018/7/23
标签：光纤论文; 光栅论文; 桥梁论文; 传感器论文; 结构论文; 应变论文; 缺陷论文; 《基层建设》2018年第14期论文;