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歐美大地 橋梁檢測
橋梁檢測
橋梁結構安全監測光纖技術方案
發布時間:2019-12-30 瀏覽次數:2730 來源:歐美大地

 

01

橋梁監測的意義

 

眾所周知,橋梁跨越山谷、道路、河流或其它障礙物,是一種架空于水面或地面的人造通道,其可靠性和安全性尤為重要。由于橋梁事故的破壞性巨大,不僅會造成交通中斷,影響國民經濟發展,還會帶來巨大的經濟損失和人員傷亡,將造成非常不好的社會政治影響。例如:1989年10月17日,美國Cypress Freeway在1989年舊金山7.1級的地震中倒塌,造成42人死亡。1994年10月21日,韓國首爾Songsu大橋中間段在早上上班高峰時期斷開,墜入漢江,導致31人死亡。 1994年10月2日,中國廣東省一家娛樂公園的一座浮橋的欄桿斷裂,導致橋上游客全部墜毀,33人在事故中喪生。1995年1月17日,日本神戶發生災難性的里氏7.3級地震,造成了嚴重人員傷亡和財產損失,其中一座四車道懸空高速公路斷裂,將道上汽車甩落地面,導致18人死亡。1995年10月8日,阿爾及利亞拉格瓦特省一個小鎮大雨之后一座橋坍塌,導致50人左右喪生。1999年1月4日,中國重慶綦江縣彩虹橋發生了坍塌事件,造成至少40人死亡。2001年3月4日,葡萄牙北部的Hintze-Ribeiro大橋坍塌,一輛汽車落水,導致多達59人死亡。2002年5月27日,美國俄克拉荷馬州的一座大橋被駁船撞擊后斷裂,數輛車墜入阿肯色河,至少14人死亡。2003年8月28日,印度達曼西部沿海區域一座大橋坍塌并墜入泥河,一輛校車及多輛轎車被卷入湍流,至少25人死亡,其中包括23名兒童。2006年12月2日,印度比哈爾邦帕戈爾布爾火車站附近一座150年的舊橋在被拆毀的過程中坍塌,地面一列火車被壓,導致33人死亡。2007年3月20日,幾內亞蓋凱杜省一座大橋坍塌,地面一輛滿載乘客和貨物的卡車被壓,導致至少65人死亡。2007年6月15日,中國廣東佛山發生一起運沙船撞擊橋墩事件,造成大橋南岸200米橋面坍塌,多輛汽車墜河,10人死亡。所有這些災難的發生,都使整個世界為之震驚,從而引起了人們對橋梁的健康的極大關注。鑒于橋梁的特殊性與復雜性,國際上開展了相關的對策研究。在橋梁設計方面,設置先進、可靠的綜合健康狀態實時監測系統,對出現的安全隱患能夠快速反應,能夠達到從探測、報警、聯動控制直至消除安全隱患的全方位一體化要求,實現對橋梁關鍵部位的溫度、應變(應力)、振動(加速度)、縫隙變化、地下水位變化、索力變化等各項參數的綜合實時監測,并根據監測數據由監測系統判斷橋梁的健康狀況。這樣,橋梁養護工作人員可以實時真實地了解到橋梁的安全狀態,為橋梁上的各種活動提供可靠有效的參考依據,進而通過提供所需要的早期危險報警和損傷評估來保證橋梁的安全,從而大大增強橋梁的生存能力。 

2006年2月9日,國務院頒布的《國家中長期科學和技術發展規劃綱要》確定了11個國民經濟和社會發展的重點領域,并從中選擇了68項優先主題進行重點安排。其中,在“公共安全”重點領域中,其發展思路中明確提出了:1)加強對突發公共事件快速反應和應急處置的技術支持。以信息、智能化技術應用為先導,發展國家公共安全多功能、一體化應急保障技術,形成科學預測、有效防控與高效應急的公共安全技術體系。2)提高早期發現與防范能力。重點研究橋梁、煤礦等生產事故、突發社會安全事件和自然災害、核安全及生物安全等的監測、預警、預防技術。并確立了“重大安全事故的預警與救援”的優先主題。此外,在“信息產業及現代服務業”重點領域中,其發展思路中明確指出了:1)以應用需求為導向,重視和加強集成創新,開發支撐和帶動現代服務業發展的技術和關鍵產品,促進傳統產業的改造和技術升級。2)以發展高可信網絡為重點,開發網絡信息安全技術及相關產品,建立信息安全技術保障體系,具備防范各種信息安全突發事件的技術能力。并確立了“傳感網絡及智能信息處理”的優先主題。由此可見,國家對橋梁等大型公共設施的安全狀況監測、預警技術的開發非常重視。 綜上所述,建立一個以橋梁結構為平臺,應用現代傳感、通信和網絡技術,優化組合結構監測、環境監測、交通監測、設備監測、綜合報警、信息網絡分析處理和橋梁養護管理各功能子系統為一體的綜合監測系統是非常必要的,也具有非常重要的意義。

傳統橋梁檢測技術是通過人工目測檢查或借助于便攜式儀器測量得到的信息對橋梁結構的安全狀態進行評估。人工橋梁檢查分為經常檢查、定期檢查和特殊檢查。但是人工橋梁檢查方法在實際應用中有很大的局限性。傳統檢測方式的不足之處主要表現在:

  • 需要大量人力、物力并有諸多檢查盲點,這對現代大型橋梁尤其突出。
  • 主觀性強,難于量化。經過半個多世紀的發展,雖然現代斜拉橋的分析設計與施工技術已日趨完善,但對某些響應現象,尤其是損傷的發展過程,尚處于經驗積累中,因此定量化的描述是很重要的。
  • 缺少整體性。人工檢查以單一構件為對象,只能提供局部的檢測和診斷信息,而不能提供整體全面的結構健康檢測和評估信息。
  • 影響正常交通運行。對于較大型的橋梁通常需要搭設觀察平臺或用觀測車輛,無可避免需要實施交通控制。
  • 周期長,時效性差。大型橋梁的檢查周期可達數年。在有重大事故或嚴重自然災害的情況下,不能向決策者和公眾提供即時信息。

從上可知,人工橋梁檢查程序和設施,無法直接和有效地應用于大型橋梁的檢測上。因此有必要建立一個針對大橋的結構健康監測系統,用于監測和評估大橋在運營期間結構的安全性、耐久性和使用性等。

 

02

橋梁監測方案

 

一、設計與實施原則

  • 采用國際主流框架開發長期健康監測系統。 
  • 根據大橋的結構形式和特點,有針對性地設計長期健康監測系統; 
  • 長期健康監測系統各子系統或子模塊之間有序融合,與其它相關系統無縫連接; 
  • 長期健康監測系統各子系統或子模塊相對獨立,方便維護; 
  • 長期健康監測系統的人機界面友好,方便操作; 
  • 長期健康監測系統穩定可靠,能自動、連續、穩定工作; 
  • 采用目前市場上先進成熟的技術和產品,滿足未來升級、換代等需求;

 

二、系統組成

大橋長期健康監測系統包括以下子系統:

  • 傳感器系統
  • 數據采集與傳輸系統
  • 數據處理與控制系統
  • 結構健康數據管理系統
  • 結構健康評價系統
  • 檢查與維護系統

 

三、測點布置

1、應力監測:

應力測點布置應反映橋梁結構的最不利受力情況,以下測試截面為測點布置參考截面: 

(1)主橋:

1)主梁跨中最大正彎矩截面;

2)主梁最大負彎矩截面;

3)橋墩最大壓應力截面; 

4)塔梁固結位置的應力集中截面。 

(2)引橋: 對于連續梁橋: 

1)跨中最大正彎矩截面; 

2)支點負彎矩截面; 

3)橋墩最大壓應力截面;

對于連續剛構橋: 

1)跨中最大正彎矩截面; 

2)墩梁節點附近最大應力截面;

3)墩腳附近最大應力截面; 

每個截面的測點布置應反映截面內力、應力的橫向分布規律,主橋箱梁截面的測點數應不少于6個,塔墩截面的測點數應不少于4個。 

2、索力監測:

 橋梁拉索的選取應考慮索長、索力、索間距等因素,建議拉索的測試數目應不低于拉索總數的20%。 

3、變形監測:

主橋主跨邊跨各選取一個最大撓度測試截面,每個截面測點數不低于1個; 兩側引橋各選取一個最大撓度測試截面,每個截面測點數不低于1個; 每個主橋橋塔頂布置水平位移測點不低于1個。 

4、主梁溫度、橋塔墩臺溫度監測: 

測點布置應結合應力測點進行綜合考慮。

5、環境風荷載監測:

監測指標、方式及測點須滿足橋梁工作環境分析的要求。

測點要求:主梁不少于一個測點;塔頂不少于一個測點。 

6、環境空氣溫度、濕度監測:

監測指標、方式及測點須滿足橋梁溫度場和濕度場構建、環境溫度與結構 響應相關性分析等要求。 

測點要求:不少于兩個測點

7、加速度監測:

監測指標、方式及測點須滿足結構動力特性提取的要求。 

測點要求:不少于5個測點

 

四、傳感器系統特點

  • 選用國內及國際上技術成熟、性能先進的傳感器; 
  • 抗干擾性強、耐久性好,在施工和使用環境下可靠穩定工作; 
  • 實用性強,方便安裝、維護和更換; 
  • 精度應適中,在滿足監測要求的前提下,考慮經濟性,選擇合適精度的傳感器; 
  • 在滿足監測要求的前提下,適度增加傳感器的數量,保證傳感器數量具有一定的冗余度; 
  • 保護傳感器不受溫濕度、雷擊及干擾源(電源、電磁)等環境因素的影響及防止損壞。

 

五、數據采集與傳輸系統特點

  • 運營階段能自動、連續、實時數據采集與傳輸; 
  • 數據采集同步精度滿足數據分析要求; 
  • 數據采集與傳輸設備精度滿足前向測量精度要求; 
  • 數據采集設備集成化程度高,便于統一管理控制; 
  • 數據采集與傳輸設備擴充性強,滿足傳感器升級需求;
  • 數據采集與傳輸設備耐久性好、抗干擾性強;
  • 保護數據采集與傳輸設備不受濕度、雷擊及干擾源(電源、電磁)等環境因素的影響及防止損壞。

 

六、數據處理與控制系統特點

  • 橋梁運營階段能在監控中心遠程監控傳感器系統及數據采集與傳輸系統; 
  • 橋梁運營階段能在監控中心內實時顯示監測數據; 
  • 功能定位明確,能夠合理利用資源并分配任務,與前向及后向子系統有序融合; 
  • 軟件系統具有開放性,能滿足優化升級需求; 
  • 軟件系統開發周期的各運行階段(需求分析、系統概要設計、系統詳細設計、數據庫設計、程序編制、調試、測試等),保證所有提供的文件均滿足規范書及有關標準要求。 
  • 整個服務器系統由數據接收服務器,數據庫服務器,數據處理與分析服務器,應用服務器構成。利用服務器的硬件群集功能來最大限度的提高整個系統的可用性。

? 數據接收服務器

此服務器的主要功能為接收底層工作站傳輸的數據,并做簡單的數據處理,要求數據并發性接收的相應能力強大。

? 數據庫服務器

整個監測系統運行過程中會產生大量的數據,其中大部分數據在經過預處理后都將輸入數據庫系統,為后續的查詢、運算、統計提供基礎。數據庫軟件采用Oracle系統。

? 數據處理與分析服務器

此服務器主要功能是進行數據的在線分析處理,對實時數據和歷史數據進行二次處理,數據融合處理,進行在線評估與預警,運行巡檢養護管理模塊的核心應用,接收WEB應用服務器的請求,將各項處理并將結果返回。該服務器運行的是整個大橋結構健康監測系統的核心功能。

? 應用平臺服務器

系統需提供一個基于WEB的應用平臺進行信息管理和信息發布,此部分選擇的服務器有:

Web服務器:整個系統將接入Internet,并提供外部訪問服務。 

專用采集服務器: GPS、光纖傳感器、視頻傳感器等子系統的專用采集服務器,用以安裝專用采集管理軟件,獲取該子系統的原始監測數據。專用采集服務器視解調設備的情況安置在監控中心或外場工作站機柜中,服務器數量以不影響正常采集和數據傳輸為要求。 

網絡管理服務器:整個系統內的網絡設備、服務器設備將統一管理,所有管理程序都將運行在此服務器中。

? 操作終端

在監控中心監控室提供的兩個工作機位上放置兩臺普通臺式機用于健康監測系統的日常操作與監控。

軟件系統需支持Internet遠程訪問,主要功能包括:

  • 數據采集與前處理:部署在各采集工作站和專用采集服務器上,實現各子系統原始數據的采集和物理量的轉換
  • 數據傳輸與存儲:實現原始數據向數據接收服務器的實時傳輸,實現原始數據在各采集工作站、專用采集服務器及監控中心磁盤陣列的存儲
  • 人工巡檢數據的維護:實現人工巡檢報告及量化數據的錄入、修改與查詢
  • 數據處理與分析:實現對原始數據的時域、頻域處理與專項分析,需支持對處理算法的配置功能
  • 結構安全狀況的在線評估:能結合實時監測和人工巡檢數據進行綜合的在線評估,并自動生成相關的報告的主體。能按照預設的評估模板進行評估,支持的評估報告包括:月度在線評估報告、突發事件臨時在線評估報告、年度在線評估報告等
  • 預警與報警:實現設備使用狀況、結構安全指標超閾值、突發事件綜合報警與預警
  • 數據顯示與查詢:實現原始數據、處理后數據的時程及數值顯示,支持按結構位置、設備類型及自定義模式顯示,顯示界面及數據均可配置;實現在線評估報告、日常運行報告、人工巡檢報告的查詢;實現預警報警數據及狀態的查詢。

系統檢查與維護:實現各系統設備狀態的定制顯示,實現關鍵系統的遠程維護。

 

03

橋梁安全監測網方案

 

橋梁安全監測網是以城市公路橋梁為對象,通過在橋梁關鍵結構部位設置光纖監測子系統,實時或定期地獲取橋梁運營階段有關結構行為和狀態以及橋梁環境條件的必要數據,利用監測數據驗證與評估橋梁設計的有關參數取值和理論結果,通過監測數據的處理與分析,掌握橋梁生命期內任何時刻(包括地震等偶然或突發事件發生過程與發生后)的結構整體性和安全性,同時也可以為橋梁運營期的維護、維修與管理提供決策依據和指導。

橋梁健康監測光纖傳感系統構成

上海東海大橋光纖傳感監測系統組網圖

各橋梁獨立設置的光纖監測子系統通過無線數據傳輸網絡實現信息的集中采集、傳輸、處理、共享的數字化,形成一個以快速準確動態監視數據為基礎的市區公路橋梁健康監測網。具有如下意義:

  1. 對市區公路橋梁的日常防災減災工作,偶發災害的應急決策和災后恢復重建的處置具有極大的現實的指導意義。

  2. 建成對外信息管理平臺, 實現監控點信息的有效收發和終端的控制。

  3. 實時統計分析,與專家系統協同決策。

  4. 實現對外管理相關部門和科研機構的信息交換。

橋梁健康監測網系統

 

04

橋梁監測布點典型方案

 

一、連續剛構橋監測點布置方案

如上圖所示,通盛大橋橋梁結構為連續五孔剛構,主跨每孔跨度為108米,邊跨每孔跨度為58米。

本方案中,選取主墩截面和主跨、邊跨代表性截面作為監測斷面。 

因此,共設置6個主墩監測斷面(ZD1~ZD6); 

主跨每孔設置跨中、四分之一跨、四分之三跨等3個監測斷面,邊跨每孔設置1個跨中監測斷面,主跨和邊跨共設置11個監測斷面(KD1~KD11)。 

因此,通盛大橋共設置17個監測斷面。每個監測斷面內的傳感器布置示意圖如下:

圖中實心黑點為應變傳感器,空心黑點為溫度傳感器,詳細傳感器點位設計如下表:

 

傳感器布置數量

安裝位置

應變傳感器(只)

溫度傳感器(只)

加速度傳感器(只)

ZD1

9

2

2

ZD2

9

2

1

ZD3

9

2

1

ZD4

9

2

1

ZD5

9

2

1

ZD6

9

2

2

KD1

8

1

1

KD2

8

1

1

KD3

8

1

1

KD4

9

1

1

KD5

8

1

1

KD6

8

1

1

KD7

8

1

1

KD8

8

1

1

KD9

8

1

1

KD10

8

1

1

KD11

8

1

1

合計數量

142

23

19

 

二、變截面單箱雙室連續箱梁橋監測點布置方案

城中湖大橋為三跨后張法預應力變截面單箱雙室連續箱梁橋,上部結構為55+100+55m=210m。根據該類型橋梁結構特點,本次共設計4個主墩監測截面(ZD1~ZD4)以及5個支座監測截面(KD1~KD5),總計9個監測截面。其點位布置與通盛大橋類似,此處不再重復敘述,詳細傳感器點位設計如下表:

 

傳感器布置數量

安裝位置

應變傳感器(只)

溫度傳感器(只)

加速度傳感器(只)

ZD1

9

2

1

ZD2

9

1

1

ZD3

9

1

1

ZD4

9

2

1

KD1

9

2

1

KD2

9

2

1

KD3

9

2

1

KD4

9

2

1

KD5

9

2

1

合計數量

76

12

9

 

三、吊桿拱橋監測點布置方案

因為該大橋為吊桿拱橋,根據該類拱橋的受力特點,選擇拱肋的拱腳截面、L/4截面、拱頂截面、3L/4截面以及橫梁的L/4截面、1/2截面、3L/4截面作為結構健康監測斷面,每個監測斷面的光纖傳感器類型和數量設計如下:

 

傳感器布置數量

安裝位置

應變傳感器(只)

溫度傳感器(只)

加速度傳感器(只)

GY0

4

1

1

GY1/4

4

0

0

GY1/2

4

1

1

GY3/4

4

0

0

GY1

4

1

1

HL1/4

4

1

1

HL1/2

4

0

1

HL3/4

4

1

1

合計數量

32

5

6

拱橋長期健康監測吊桿的選取應考慮吊桿長、吊桿力、吊桿間距等因素,建議吊桿的測試數目應不低于拱橋吊桿總數的20%,秀水大橋單側共有吊桿17根,本方案中,選取1/4、1/2、3/4三個位置進行吊桿實時監測。為了消除吊桿偏心力的影響,本方案中,通過在吊桿與橋面錨固端的承壓環上間隔120°安裝3只應變計取平均,然后根據承壓環的橫截面積和楊氏模量計算出吊桿力。

拱橋單側三根吊桿力監測共增加應變傳感器3×3=9只,兩側合計為18只。

因此,該大橋共設置應變傳感器82只,溫度傳感器10只,加速度傳感器12只。

 

05

橋梁監測光纖傳感器選型配置

 

一、光纖光柵埋入應變計

測試目的:結構層底面水平應變時程規律 

每結構層至少埋設2個應變計,一個沿行車方向,一個沿垂直行車方向,埋設位置在各結構層底部。

產品配置:EBA-OFS15E光纖光柵埋入式應變計

EBA-OFS15E光纖光柵埋入式應變計是專門用于混凝土、鋼筋混凝土或可塑性材料內部應變測量,以便長期觀測其結構應力應變的變化,進行狀態分析,達到示警以及故障診斷的目的。

EBA-OFS15E光纖光柵埋入式應變計通過內部敏感元件――光纖光柵所反射的光信號中心波長移動量來檢測應變值,無源、不帶電、本質安全,不受電磁干擾及雷擊損傷,可直接通過光纖進行信號遠程傳輸(超過50km)。

量程

±1500με

分辨率

0.1με

測量標距

50~200 mm

工作溫度范圍

-50~80℃

光柵中心波長

1525~1565 nm

單芯光纖可串聯數量

12只

 

二、高精度MEMS光纖土壓力計

測試目的:結構層內部豎向壓應力時程規律

每個結構層每層埋設1個壓力計(每斷面一個),埋設位置在各結構層底部。

產品配置:EBA-MOP05型MEMS光纖土壓力計

EBA-MOP05型MEMS光纖土壓力計是采用優質的恒彈性合金作為壓力變送器件,進而利用光纖光柵固有的應變傳感特性研制而成的一種新型光纖光柵土壓力計,適用于測量填土、路基、堤壩、土石壩、軟基等的土體或者固體壓力。

量程

0.35、1、2、5 MPa

分辨率

≤0.005%F.S

精度

50~<0.05%F.S

過載能力

200%

波長范圍

1527~1565 nm

溫度范圍

-50~80℃

外徑尺寸

Φ120×28mm(可定制)

 

三、光纖光柵溫度計

測試目的:一年四季不同季節混凝土面層及基層溫度變化規律

對結構層每層至少埋設1個溫度計,埋設位置在各結構層中部。

產品配置:EBA-OEFT500微型化光纖高溫測溫計

EBA-OEFT500微型化光纖高溫測溫計采用21世紀新近發展的微米/納米加工技術(micro/nanotechnology),在特種光纖上直接制作感溫元件,從而實現低溫到+500℃寬溫范圍內精確測溫。具有無源無電、抗電磁干擾、任意延長引出光纖而不影響測溫精度等顯著優勢。

EBA-OEFT500微型化光纖高溫測溫計采用耐腐蝕合金外殼封裝,感溫端部自帶M3×6mm外螺紋,便于連接固定(例如通過螺紋擰到測溫塊上)。

EBA-OEFT500微型化光纖高溫測溫計可以廣泛應用于各種飛行器、艦船和化工設備等的精確分布式測溫,也可用于橋梁、大壩、建筑等土木工程結構分布式溫度監測與測量。

量程

常溫-50~150℃

高溫-50~500℃

分辨率

0.1℃

測溫精度

±0.5℃

光纖傳輸距離

0~20km

外形尺寸

Φ3mm×10mm

封裝方式

耐腐蝕合金鎧裝

 

四、光纖光柵埋入式測縫計

測試目的:結構層接縫擴展規律

對混凝土接縫至少埋設2個測縫計,一個沿行車方向,一個沿垂直行車方向,埋設位置在各接縫中部。

產品配置:EBA-OFED20型光纖光柵埋入式測縫計

EBA-OFED20型光纖光柵埋入式測縫計可用于石油化工、水利水電工程、工業與民用建筑等結構上混凝土、巖石等結構的邊界縫開合度的長期監測,可以埋設在混凝土內長期監測建筑物的裂縫變化。儀器內置萬向節允許傳感器承受一定程度的剪切位移。傳感器內部通過結構設計減小傳感器溫度靈敏系數(小于5pm/℃),同時安裝了1只光纖光柵溫度傳感器,用以補償溫度對測量的影響。

量程

20、30、60、100 mm

分辨率

<0.1% F.S.

精度

<0.5% F.S.

工作溫度范圍

-50~80℃

光柵中心波長

1528~1563 nm

尺寸

Φ30×Lmm

(長度L因量程而異)

 

五、光纖光柵式單點、多點位移計

測試目的:道面路基土體沉降監測

對道面路基至少埋設3個多點位移計,埋設位置在路基不同深度處。

產品配置:EBA-OFD200型光纖光柵位移計

EBA-OFD200型光纖光柵位移計可用于石油化工、水利水電工程、工業與民用建筑等結構上裂縫或接縫開合度的長期監測。傳感器采用探桿安裝方式,可以精確、快速測定橋梁、隧道、大壩、地下工程、邊坡的位移變形。在通過結構設計減小傳感器溫度靈敏系數的同時,在傳感器內部安裝了1只光纖光柵溫度傳感器,用以補償溫度對測量的影響。

光纖光柵位移計采用光纖光柵作為位移敏感元件,測量精度不受光纖傳輸距離及電磁干擾的影響,可通過伸縮探桿或拉線兩種方式實現對伸縮位移的精確測量,標準量程為0~200mm或-100mm~+100mm,具有溫度補償功能。

量程

0~200/±100 mm

分辨率

<0.1%F.S.

精度

<0.3%F.S.

工作溫度范圍

-50~80℃

中心波長

1525~1565 nm

尺寸

Φ25×300 mm

 

六、高精度MEMS光纖滲壓計

測試目的:道面路基孔隙水壓力監測

對道面路基至少埋設3個滲壓計,埋設位置在路基不同深度處。

產品配置:EBA-MFP25高精度MEMS光纖滲壓計

EBA-MFP25高精度MEMS光纖滲壓計利用法布里-珀羅(Fabry-Perot,F-P)干涉原理,將壓力變化轉換為傳感器內部F-P壓力敏感腔的腔長變化。F-P壓力敏感腔由具有一定反射率的兩個平行平面組成,光束在其間多次反射構成多光束干涉,在壓力作用下,F-P腔長發生相應變化,使入射光被調制。通過解調含有壓力信息的光輸出信號,就可以獲取壓力值,也可解算獲得被測液體的精確高度。

相比于傳統的壓力傳感器,EBA-MFP25高精度MEMS光纖滲壓計體積微小,抗電磁干擾,電絕緣,耐腐蝕,本質安全。測量精度比傳統的機電式壓力傳感器或光纖光柵類壓力計精度高1~2個數量級。

EBA-MFP25高精度MEMS光纖滲壓計內部為非接觸式光學信號檢測方式,具有良好的抗沖擊過載能力,故障率極低,后續免維護,可長期精確測量。在安裝操作不便、維護困難的應用場合更具顯著優勢。

量程

250KPa

1MPa

分辨率

10Pa

40Pa

測量精度

0.05%F.S.

0.05%F.S.

傳輸距離

0~10km

外形尺寸

Φ12mm×60mm

工作溫度范圍

-55℃~+150℃

 

七、光纖光柵溫度濕度計

測試目的:道面結構溫度濕度監測

對道面路基和混凝土埋設溫度濕度計,埋設在不同位置和深度處。

產品配置:EBA-MSH100型MEMS光纖溫濕度計

EBA-MSH100型MEMS光纖溫濕度計采用21世紀新近發展的微米/納米加工技術(micro/nanotechnology),在MEMS微敏感芯片上集成制作溫度和濕度敏感元件,從而實現-50~150℃寬溫范圍內的精確溫、濕度復合測量。具有無源無電、抗電磁干擾、任意延長引出光纖而不影響測量精度等顯著優勢。

 

八、光纖光柵式鋼筋計

測試目的:傳力桿變化監測

對混凝土傳力桿設置鋼筋計,埋設在不同位置傳力桿中部。

產品配置:EBA-OFG100光纖光柵鋼筋計

EBA-OFG100光纖光柵鋼筋計是針對橋梁混凝土箱梁、大壩壩體、高層建筑樁基及礦井巷道圍巖內部應力變形測量需求開發的高性能測力計。采用光纖金屬化激光焊接工藝封裝制作,具有測量精度高、長期零點穩定、防水耐腐蝕、埋入存活率高、動態特性良好等特點。

EBA-OFG100E水利水工結構監測用鋼筋計外形圖

EBA-OFG100光纖光柵鋼筋計具有橋梁、建筑結構監測用和水利水工結構監測用兩種不同的產品規格,適用兩端焊接/螺紋連接/并置式測量等多種安裝方式,可以用于不同規格鋼筋應力的準確測量。

EBA-OFG100光纖光柵鋼筋計堅固耐用、可靠、易于安裝和讀數,并不受潮濕、光纜長度的影響。直徑規格可根據現場情況定制。

量程

拉伸:0~300Mpa

壓縮:0~160Mpa

分辨率

0.01% F•S

精度

0.5% F•S.

溫度漂移系數

0.5%F•S~1%F•S

光柵中心波長

1525~1565 nm

光柵反射率

≥90%

工作溫度范圍

-50~+80℃

規格尺寸

適用鋼筋/錨桿規格:Ф18mm-Ф32mm

封裝方式

鎧裝

安裝方式

兩端焊接/螺紋連接/并置式埋入

傳感頭引出線

鎧裝光纜,左右各為1.5m±0.1m

傳感頭之間級連方式

光纜熔接或防水型FC/PC光接頭連接

 

九、光纖光柵表面應變計

測試目的:結構靜態和動態應力應變監測

對混凝土表面設置表面應變計,埋設在不同位置處。

產品配置:EBA-OFS50S多功能光纖表面式應變計

EBA-OFS50S多功能光纖表面式應變計適用于高速公路、機場跑道等瀝青混凝土鋪裝層表面應力應變監測,可承受170℃以上的短期環境溫度,量程達到±5000με,具有極低的等效剛度。

EBA-OFS50S多功能光纖表面式應變計通過內部敏感元件――光纖光柵所反射的光信號中心波長移動量來檢測應變值,無源、不帶電、本質安全,不受電磁干擾及雷擊損傷,可直接通過光纖進行信號遠程傳輸(超過50km)。

量程

±5000με

分辨率

2με

線性度

0.999

測量標距

50/70 mm

工作溫度范圍

-50~180℃

光柵中心波長

1525~1565nm

 

十、光纖光柵式表面裂縫計

測試目的:結構上裂縫或接縫開合度的長期監測

對混凝土表面出現的裂縫和接縫設置表面應變計,埋設在不同位置處。

產品配置:EBA-OFSD型光纖光柵測縫計

EBA-OFSD型光纖光柵測縫計可用于石油化工、水利水電工程、工業與民用建筑等結構上裂縫或接縫開合度的長期監測。傳感器采用探桿安裝方式,可以精確、快速測定橋梁、隧道、大壩、地下工程、邊坡的位移變形。在通過結構設計減小傳感器溫度靈敏系數的同時,在傳感器內部安裝了1只光纖光柵溫度傳感器,用以補償溫度對測量的影響。

量程

10、25、50、200 mm

分辨率

<0.1%F.S.

精度

<0.5% F.S.

溫度范圍

-50~80℃

中心波長

1528~1563 nm

尺寸

Φ25×200 mm

 

十一、光纖液位計

測試目的:路基地下水位變化的監測

對路基設置,布置在不同位置處

產品配置:EBA-FPP25光纖F-P高精度液位計

EBA-FPP25光纖F-P高精度液位計利用法布里-珀羅(Fabry-Perot,F-P)干涉原理,將液位變化轉換為傳感器內部F-P壓力敏感腔的腔長變化。F-P壓力敏感腔由具有一定反射率的兩個平行平面組成,光束在其間多次反射構成多光束干涉,在壓力作用下,F-P腔長發生相應變化,使入射光被調制。通過解調含有壓力信息的光輸出信號,就可以獲取壓力值,進而解算獲得被測液位的精確高度。

相比于傳統的壓力傳感器,光纖F-P高精度液位計抗電磁干擾,電絕緣,耐腐蝕,本質安全。這使它在各種大型機電、石油化工、冶金、高壓、強電磁干擾、強腐蝕、易燃易爆環境中能方便而有效地傳感。而其無源無電、零點穩定、可長壽命工作的突出特點,使其在水利水工設施的長期在線觀測領域,也具有廣泛的應用前景。

光纖F-P高精度液位計內部為非接觸式光學信號檢測方式,具有良好的抗沖擊過載能力,故障率極低,后續免維護,可長期精確測量。在安裝操作不便、維護困難的應用場合更具顯著優勢。

量程

10,25,100,1000 m

分辨率

0.005% F.S.

測量精度

0.02~0.1 F.S.

中心波長范圍

1525~1565 nm

自由譜寬(FSR)

10~20 nm

規格尺寸

Ф12×60mm

工作溫度范圍

-50~+80℃

 

十二、光纖光柵錨索測力計

測試目的:橋梁拉索索力動靜態實時監測

產品配置:EBA-OFL光纖光柵錨索測力環

EBA-OFL光纖光柵錨索測力環周身為高強度的合金圓筒, 筒體內置3~ 6個高精度的光纖光柵應變傳感器。波長解調儀可以測量作用在錨索測力計上的總荷載, 也可以分別讀取每個傳感器從而測量出不均勻荷載及偏心荷載。外置有溫度補償環, 對于長期監測提供溫度補償。目前我公司提供的光纖光柵索力計具有優異的測量精度和溫度漂移自補償性能。

量程

1000KN,3000KN,5000KN(更大量程可定制)

分辨率

0.01% F.S.

測量精度

0.1%~0.5%F.S.

中心波長范圍

1525~1565 nm

安裝部位

索頭

應變光柵數量

3~12只(內置溫補光柵1只)

工作溫度范圍

-50~+80℃

 

十三、光纖光柵自溫補焊接式表面應變計

測試目的:橋梁鋼箱梁等結構表面應變動靜態實時監測

產品配置:EBA-OFS30自溫補光纖應變計

EBA-OFS30自溫補光纖應變計是針對高壓輸電鐵塔、橋梁鋼箱梁、減震阻尼器、金屬錨具及其他金屬結構件應力變形測量需求開發的高性能應變計。采用光纖金屬化激光焊接工藝和溫度自補償結構封裝,具有全光測量、不受雷擊、不受電磁干擾、精度高、長期零點穩定、焊接操作簡便、動態特性良好等特點。

量程

± 3000με

應變分辨率

0.1με

工作溫度范圍

-55~+80℃

規格尺寸

鋼結構表面應變測量標距:16mm

封裝方式

鎧裝

安裝方式

焊接/粘接

傳感器引出線

鎧裝光纜,長度1.5m±0.2m

傳感器之間級連方式

首尾串接或通過光分路器并接

在完成對被測鋼結構表面監測位置的局部打磨后(打磨面積為10mm×30mm),EBA-OFS30自溫補光纖光柵應變計可用上海拜安傳感技術有限公司配套的專用焊槍頭在5毫秒內完成焊接安裝,使現場安裝工藝極為簡化。

EBA-OFS30光纖應變計安裝照片

EBA-OFS30自溫補光纖光柵應變計引出光纖采用專用的PE批覆鎧裝光纖,具有優異的耐溫性能和耐腐蝕、耐老化性能,可保證長期在野外環境存活。

 

十四、MEMS光纖加速度計

產品配置:EBA-MA10光纖MEMS加速度計

EBA-MA10光纖MEMS加速度計是一種單分向的寬頻帶加速度傳感器,是建立在微米/納米技術(micro/nanotechnology)基礎上的21世紀前沿技術,它將加速度檢測質量塊、彈性支撐體、光學反射微鏡、光入射及出射波導直接集成在一個微小的芯片上,真正實現了對加速度信號的全光檢測,具有探頭和傳輸線路不供電、抗電磁干擾、動態范圍大、體積小巧、遠距離光信號傳輸等諸多優點。

EBA-MA10光纖MEMS加速度計靈敏度高,動態范圍大、線性度好、低頻從0Hz開始,具有平坦的頻率特性響應、相位呈線性變化,技術參數一致性好、性能穩定可靠。

EBA-MA10光纖MEMS加速度計廣泛應用于地震監測、建筑橋梁健康監測與測試、工業系統結構監測與測試、海洋平臺結構監測等領域。

型號

EBA-MA10

量程

±10g

分辨率

0.5mg

頻響范圍

0~1000Hz

常溫工作溫度

-55~80℃

傳輸距離

10km

外形尺寸

20 mm×20 mm×40mm

 

十五、MEMS光纖雙軸傾角儀

產品配置: EBA-OFC90A2光纖MEMS雙軸傾角儀

EBA-OFC系列產品是上海拜安傳感技術有限公司研發生產的雙軸傾角傳感器,采用建立在微納米技術基礎上的21世紀前沿技術,將角位移檢測敏感結構件、彈性支撐體、光學反射微鏡、光入射及出射波導直接集成在一個微小芯片上,真正實現對傾角信號的全光檢測,具有探頭和傳輸線路不供電、抗電磁干擾、動態范圍大、遠距離光信號傳輸等諸多優點。可應用于傾角測量、水平調整、垂直監控、姿態記錄等。

相比于傳統的光纖光柵傾角傳感器,本系列產品體積小、測量精度高、測量范圍寬、安裝方便、故障率低,在強電磁干擾、潮濕、腐蝕等惡劣環境下具有顯著優勢。

項目

EBA-OFC90A2

分辨測量范圍(deg)

±90°

分辨率(deg)

0.01°

工作溫度范圍

-40~80℃

頻響范圍

0~20Hz

光纖最大傳輸距離

10km

 

十六、高精度10KHz光纖傳感分析儀

產品配置: EFT610-16G高精度10KHz光纖傳感分析儀

EFT610-16G高精度10KHz光纖傳感分析儀是上海拜安傳感技術有限公司研制的面向先進制造工業領域高可靠、高精度、寬溫區、高動態波長信號解調的無風扇模塊式設備。可用于光纖光柵、光纖F-P、光纖微機電等各類波長調制型光纖傳感器的動態信號解調,如溫度、應變、壓力、振動、位移和多分量動態力、動態載荷的高靈敏度、多路高速同步測量。與國內外不同廠商的光纖光柵傳感器和光纖F-P傳感器、MEMS光纖傳感器均具有良好的兼容性。可廣泛應用于先進工業測量、機電設備在線監測與故障診斷分析、國防工業試驗測試及科研教學。

EFT610-16G高精度10KHz光纖傳感分析儀

EFT610-16G高精度10KHz光纖傳感分析儀基于波長可調諧掃描激光器技術原理,由多片FPGA級聯構造成高速并行總線式實時處理器陣列,數據處理能力達到60Gbit/s,保證了16個測量通道彼此并行獨立,可以同步進行各自高達10KHz的動態波長信號解調,波長分辨率為0.1pm,波長測量精度達到±1pm,各項性能指標均處于國內外最先進水平。

EFT810-16G光纖傳感分析儀內置在線校準波長參考模塊,出廠后無需校準。同步采樣速率可在0-10KHz范圍內軟件設定。

型號

EFT610-XXG(XX代表不同的傳感通道數量)

傳感通道數

1/4/8/16

每通道最大測點數

25(光纖光柵),1-4(光纖F-P或波長型MEMS傳感器)

同步采樣頻率

10000Hz(16通道同步采樣,頻率可在0-10000Hz設定)

波長測量范圍

1527nm~1566nm

被測信號譜3dB帶寬 (FBG或F-P)

可軟件設定,具備反射譜、透射譜自識別功能

動態范圍

≥20dB

波長分辨率

0.1pm

波長精度

±1pm

工作溫度范圍

-25~+60℃ (可定制軍工級-55~+70℃)

儲存溫度

-60~+75℃

遠程監測能力

20km;不考慮額外損耗,更高的特殊要求可定制

電源

DC9-36V

功耗

40W

光學接口

24芯MPO(光航空插頭)

計算機接口

1000M以太網接口(電航空插頭)

軟件

適用于WINDOWS XP及更高版本WINDWS操作系統,支持光譜顯示、波長測量、物理量測量等多種工作模式,支持數據、曲線等顯示方式和可設定時間間隔的數據存儲功能。具有設備在線自診斷功能。

機箱

無風扇高可靠嵌入式模塊結構

二次開發接口

提供標準API方便二次開發和應用集成,也可按照用戶指定的通訊規約提供相應的接口通信軟件

產品檢驗

符合電磁兼容、環境可靠性、沖擊振動等要求

 

十七、高精度100Hz光纖傳感分析儀

產品配置: EFT210-16高精度100Hz光纖傳感分析儀

EFT210-16高精度便攜式光纖傳感分析儀采用業內先進的并行光譜同步探測技術,可對工程現場光纖傳輸線路損耗或光分路器級連損耗導致的微弱光纖傳感信號進行準確檢測。適用于溫度、應變、壓力、位移等多種類型光纖光柵傳感器的信號解調。

EFT210-16光纖傳感分析儀采用無風扇、固封模塊式設計,具有內置低功耗嵌入式處理器設計,性能穩定可靠。可兼顧野外惡劣環境長期在線監測及便攜式檢測兩種應用場合。

EFT210-16高精度便攜式光纖傳感分析儀是業內體積小、重量輕(1.75kg)、功耗低(10W)、可靠性高的波長信號解調設備,具有1-16個光纖光柵傳感通道,可實現0-100Hz高速同步采集,波長解調精度優于±1pm。適用于溫度、應變、壓力、位移等多種類型光纖光柵傳感器的信號解調。

EFT210-16高精度便攜式光纖傳感分析儀數據接口均為標準100M以太網,具有16通道同步25Hz、16通道同步100Hz兩種規格產品,外觀尺寸和重量完全相同。

型號

EFT210-XX(XX代表不同的傳感通道數量)

傳感通道數

4/8/16

每通道測點數

1只MEMS光纖壓力傳感器+1只MEMS光纖溫度計或1-50只光纖光柵傳感器

同步采樣頻率

25Hz/100Hz(所有通道同步采樣)

波長測量范圍

1525nm~1565nm(1510nm~1590nm可選)

被測信號譜3dB帶寬 (FBG或F-P)

可軟件設定,具備反射譜、透射譜自識別功能

動態范圍

≥50db

波長分辨率

0.1pm

波長精度

±1pm

應變測量精度

±0.1με(典型值)

加速度分辨率

0.01%FS(典型值)

溫度測量精度

±0.1℃(典型值)

工作溫度范圍

-10~+60℃

儲存溫度

-50~+70℃

遠程監測能力

50km;不考慮額外損耗,更高的特殊要求可定制

電源

DC12V,正常工作電流為0.8A,最大工作電流為2A

光學接口

FC/APC

通信接口

10/100M以太網、RS232

適用光纖傳感器類型

溫度、應變、壓力、位移、振動等光纖光柵和光纖F-P傳感器

軟件

適用于WINDOWS XP及后續版本操作系統,支持全光譜顯示、波長測量、物理量測量等多種工作模式,支持數據、曲線等顯示方式和可設定時間間隔的數據存儲功能。具有設備在線自診斷功能。

二次開發接口

提供標準API方便二次開發和應用集成,也可按照用戶指定的通訊規約提供相應的接口通信軟件

外形尺寸

250mm×220mm×40mm

重量

1.74kg

產品檢驗

符合包括電磁兼容、環境可靠性、功能及性能測試要求等。

 

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服務熱線:400-700-9998

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