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第1章 绪论1

1.1 研究背景与意义1

1.2 国内外研究概况2

1.2.1 软基监测研究现状2

1.2.2 边坡监测研究现状3

1.2.3 光纤光栅传感的工程应用现状5

1.3 本书的主要内容6

第2章 光纤光栅基本原理8

2.1 光纤光栅传感原理8

2.1.1 光纤基本结构与传输原理8

2.1.2 光纤光栅传感基本原理9

2.2 光纤光栅的种类10

2.2.1 均匀周期型光纤光栅11

2.2.2 线性啁啾光栅11

2.2.3 Taper型光栅12

2.2.4 Moire光纤光栅12

2.2.5 Blazed型光纤光栅13

2.2.6 长周期光纤光栅14

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15

2.3.3 反射率15

2.3.4 边模抑制16

2.3.5 传感器的长度16

2.3.6 传感器波长间隔16

2.3.7 缓冲区（buffer）17

2.3.8 退火18

2.4 光纤光栅解调技术18

2.4.1 边缘滤波器法19

2.4.2 可调谐滤波器法22

2.4.3 干涉法24

第3章 光纤光栅写入方法26

3.1 光纤材料的紫外线增敏技术26

3.2 内部写入法制作光纤光栅27

3.3 干涉法制作光纤光栅28

3.3.1 分振幅干涉法28

3.3.2 分波前干涉法30

3.4 点光源写入法31

3.5 相位掩膜法32

3.5.1 写入光斜入射33

3.5.2 写入光正入射34

3.5.3 相位掩模板法制作光纤光栅35

3.5.4 改变相位模板的周期36

3.6 光纤光栅制作中旁瓣的抑制38

3.7 光纤光栅的写入光源41

第4章 光纤光栅传感器43

4.1 设计原则43

4.2 光纤光栅应变传感器44

4.2.1 基片式封装45

4.2.2 嵌入式封装47

4.2.3 金属管式封装50

4.2.4 夹持式封装光纤光栅应变传感器53

4.2.5 光纤光栅金属化封装57

4.3 光纤光栅温度传感器60

4.3.1 基片式光纤光栅温度传感器60

4.3.2 聚合物封装光纤光栅温度传感器61

4.3.3 金属管式光纤光栅温度传感器62

4.4 光纤光栅位移传感器64

4.4.1 拉杆式位移传感器64

4.4.2 微位移传感器66

4.5 光纤光栅压力传感器66

4.5.1 边压力传感器66

4.5.2 弹簧悬臂梁光纤光栅压力传感68

4.5.3 正弦力放大原理光纤光栅压力传感器69

4.5.4 高压力传感器70

4.6 应变与温度同时测量71

4.6.1 参考光纤光栅法71

4.6.2 长周期光纤光栅与FBG组合法72

4.6.3 双波长光纤光栅法73

4.6.4 光纤光栅二阶谐波法74

4.6.5 闪耀光纤光栅74

4.6.6 超结构光纤Bragg光栅法76

4.6.7 不同掺杂的光纤光栅77

4.6.8 不同包层直径光纤光栅78

4.7 光纤光栅传感器可靠性79

4.7.1 光纤性质对传感器可靠性影响80

4.7.2 加工过程对光纤传感器可靠性影响83

4.7.3 封装与安装对传感器可靠性影响84

第5章 光纤光栅大量程位移传感器的研发87

5.1 研发意义87

5.2 研发原理87

5.3 位移传感元件88

5.4 大量程位移传感器组装89

5.5 大量程位移传感器标定90

第6章 公路软基智能信息化监测系统的开发93

6.1 软基智能光纤监测系统开发93

6.1.1 监测系统开发的目的93

6.1.2 监测系统主要功能93

6.1.3 监测系统结构94

6.1.4 监测系统的特点94

6.1.5 运行环境及系统要求95

6.1.6 系统登录95

6.1.7 系统功能介绍97

6.2 光纤远程在线监测系统的开发100

6.2.1 系统开发目的100

6.2.2 系统主要功能100

6.2.3 运行环境及系统要求101

6.2.4 程序安装101

6.2.5 系统使用101

第7章 公路软基施工常规仪器监测与工程应用106

7.1 工程概况106

7.2 工程位置106

7.3 地质环境条件107

7.3.1 气象、水文107

7.3.2 地形地貌107

7.3.3 地层岩性107

7.3.4 地质构造108

7.4 软基常规监测方案108

7.4.1 试验段的选择109

7.4.2 监测断面及仪器布设109

7.4.3 监测频率110

7.4.4 软基监测控制标准111

7.4.5 监测控制网建立及仪器埋设111

7.5 地表沉降变形监测与结果分析112

7.6 地基土分层沉降监测与结果分析117

7.7 地基深层测斜监测与结果分析118

7.8 孔隙水压力监测与结果分析121

第8章 公路软基智能光纤监测系统工程应用127

8.1 软基光纤监测系统127

8.1.1 软基光纤监测方案127

8.1.2 光纤光栅解调仪127

8.2 光纤光栅位移传感器安装埋设129

8.2.1 传感器组装129

8.2.2 测杆及其保护管组装131

8.2.3 传感器基座组装134

8.2.4 传感器基座固定134

8.2.5 安装传感器135

8.3 光纤光栅渗压传感器安装137

8.3.1 光纤光栅渗压传感器137

8.3.2 初步检验138

8.3.3 创建零读数138

8.3.4 检查率定139

8.3.5 测压管或测井中安装139

8.3.6 钻孔中安装140

8.3.7 填土和坝体中安装141

8.3.8 软土中推挤或打桩方式安装141

8.3.9 过滤器的排气142

8.4 光缆熔接及铺设143

8.5 信号调试143

8.6 监测系统试运行144

8.7 监测结果145

8.7.1 光纤传感器波长变化145

8.7.2 软基参数监测结果148

第9章 基于光纤光栅传感技术的测斜仪研发与工程应用151

9.1 光纤Bragg光栅监测原理151

9.2 光纤测斜仪结构设计与工作原理152

9.2.1 光纤光栅测斜仪结构设计152

9.2.2 工作原理153

9.3 工程应用155

参考文献158