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近二十年来,随着土木工程灾难的不断出现,重大工程结构的防灾和减灾问题成为土木工程学科核心课题,而有望提供全面技术条件的“结构健康监测”成为世界性的研究热点。“结构健康监测”的重要核心与前提条件就是探测结构性态特性的高性能传感器。光纤布拉格光栅以其准分布式传感、绝对测量、抗腐蚀性强、结构简单、抗干扰性强、易构成传感网络等优点得到全世界的关注,并成为结构健康监测的首选敏感元件。针对结构健康监测的需要,本文基于光纤光栅的应变感知特性研制出几种光纤光栅应变式智能传感器。主要研究工作与成果如下: 首先,在光纤布拉格光栅传输理论的基础上,分析了光纤光栅应变传感特性和光纤光栅应变传感的温度补偿方法。 其次,分别研制出新型的表面焊接式光纤光栅封装应变传感器和埋入式光纤光栅封装应变传感器,对其应变感知特性进行了标定,并用实际构件对其感知特性进行了验证,测试结果与传统电测手段的监测结果吻合较好,表明他们是性能良好的结构应变测试传感器。 第三,基于光纤光栅应变测量原理,引入弹性元件,研制出一种结构简单、应变测试精度高、符合结构长期健康损伤监测的新型光纤光栅封装大应变传感器,并通过标定试验对其传感性能进行了试验研究。结果表明:光纤光栅大应变传感器是性能良好的结构大应变监测用传感器。 最后,基于双光纤光栅应变测量原理,考虑冰压力测试装置的环境条件,设计开发出冰压力传感装置,详细推导和试验验证了该装置的传感特性,并将试验与理论结果进行了对比。研究结果表明该装置具有温度自补偿、测量值与荷载作用点无关、线性度和重复性好、精度较高等优点。