光纤光栅(FBG)索力监测方案
一、 系统组成
光纤光栅索力监测系统是北京瑞格星科技有限公司专门为桥梁行业研发的一种新型索力监测产品,该产品主要用于实时在线监测锚索、桥梁的斜拉索、悬索等重型荷载。此产品具有如下特点:
★ 产品测试精度高,0.3%F.S.,分辨率高,
★ 独有温度补偿技术,保证本产品做到真正意义上的高精度监测
★ 产品为全光学测量信号,在野外具有优良的抗雷击、抗电磁干扰特点
★ 良好的防水性,耐腐蚀特性
★ 产品不但适用于缆索张拉过程中施工监测,而且也适用于缆索的长期健康监测
★ 最大可以实现72根索的50Hz同步采样监测
★ 产品外形小巧,轻便,安装简单而方便
★ 通过光缆传输信号,前端索力计与后端解调仪表最大可以相距
本监测系统由光纤光栅解调仪、光纤光栅索力计及传输光缆构成。
系统组成示意图
构成
RGX-JTY-008光纤光栅解调仪
解调仪具有高灵敏度及卓越的稳定性能,由一根铠装光缆传输信号,可以实时在线监测30公里以外的索力计变化情况,此设备可以扩充至24个光通道。设备配备标准的计算机接口,用户可以通过计算机进行传感网络参数配置、数据采集、存储、分析。多台监测仪可以借助标准网络设备组成大规模的光传感网络,从而实现对被监测对象高效、可靠、稳定、长期的监测。
产品图片如下:
产品性能指标如下:
类型 |
RGX-JTY-008 |
|
主要指标 |
通道数 |
4、8、12、16、24 |
最大测点数 /通道 |
3 |
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传感器中心波长间距 |
最小值: 0.4nm |
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采样频率 |
单通道 50Hz |
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精度 |
索力 |
分辩率: 0.05%F.S;测量精度:0.3%F.S |
电子参数 |
工作电压 |
220V±10%,50Hz |
最大功耗 |
典型值: 30w;最大值:40w |
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数据接口 |
|
|
环境参数 |
工作环境 |
0~ |
工作湿度 |
0~80% 无结露 |
|
存储环境 |
- 20~80℃ |
|
存储湿度 |
0~95% 无结露 |
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机械参数 |
重量 |
4Kg |
外形尺寸 |
300×310×100 |
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液晶显示 |
无 |
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内置微机 |
无 |
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光学参数 |
波长范围 |
1525~1565nm |
波长分辨率 |
1pm |
|
波长重复性 |
典型值: 1pm;最大值: 2pm |
|
波长精度 |
± 3pm |
光纤光栅索力计
索力计结构是周身为高强度的合金圆筒,筒体内置3~6个高精度的光纤光栅应变传感器。波长解调仪可以测量作用在锚索测力计上的总荷载,也可以分别读取每个传感器从而测量出不均匀荷载及偏心荷载。外置有温度补偿环,对于长期监测提供温度补偿。目前我公司提供的光纤光栅索力计温度补偿技术在国内同行业内处于先进水平。他的应用分为现场在线实时监测和出外现场对运营期结构安全监测。
常规产品如下:
光纤光栅索力计技术指标:
项目 |
参数指标 |
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标准量程 |
200~1000kN |
1000~3000kN |
3000kN以上 |
精 度 |
0.3%F.S. |
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分 辨 率 |
0.05%F.S. |
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温度范围 |
-30 ~ + |
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安装部位 |
索头 |
||
外形尺寸 |
厚度60mm,其他根据客户需要定制 |
光纤光栅索力计安装部位:
二、 我公司产品与其它索力监测产品的比较
目前在桥梁索力监测行业,作为长期健康监测产品,测量索力主要有三种技术:
1、FBG光纤光栅索力计
2、CCT磁通量索力测量产品
3、FBG光纤光栅智能筋(由于要在制作索的过程中埋入光纤光栅到索体内部,产品成活率低,性能指标不稳定,技术不成熟)
FBG光纤光栅索力计与CCT磁通量索力产品的性能比较如下:
项目 |
FBG索力产品 |
CCT索力产品 |
系统精度 |
0.3%F.S. |
2%F.S. |
接线长度 |
> |
< |
采样频率 |
同步50Hz |
不同步,采样时间超过1分钟 |
现场是否需要电源 |
无源器件,不需供电 |
需要电源 |
是否抗雷击 |
全光测量,抗雷击 |
脉冲信号,易受雷击影响 |
是否抗电磁干扰 |
全光测量,抗电磁干扰 |
脉冲信号,易受电磁干扰 |
安装部位 |
索头,安装简便 |
索体中段,比较繁琐 |
单台仪器所带传感器数量 |
72 |
16 |
是否需要多次标定 |
一次标定即可 |
需要多次标定 |
传感器重量 |
光纤材质,重量轻 |
主体为铜包线,比较重 |
工作温度 |
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大规模监测时的成本 |
低 |
需要多台磁弹仪,成本高 |