基于双LPFGs 传感器的混泥土氯离子浓度激光测量.pdf

【长周期光纤光栅（LPFGs）传感器】 长周期光纤光栅（Long Period Fiber Gratings，LPFGs）是一种特殊类型的光纤传感器，其工作原理是利用光纤内部的周期性结构来选择性地反射特定波长的光。LPFGs在光纤的核心层中通过光敏工艺形成，其周期性结构使得特定波长的光被反射，而其他波长的光则继续沿着光纤传播。这种特性使得LPFGs成为一种有效的传感元件，可以用于多种物理量如温度、压力、化学物质浓度等的测量。 在本文中，双LPFGs传感器是由两个串联的长周期光纤光栅组成，这样的设计增强了传感器的灵敏度和稳定性。当外部环境如氯离子浓度变化时，会影响LPFGs的反射特性，进而改变通过传感器的光功率。通过对这一光功率变化的精确测量，可以推算出混凝土中的氯离子浓度。 【混凝土中的氯离子浓度测量】 氯离子渗透腐蚀是混凝土结构损坏的一个主要因素，它会降低混凝土的耐久性，对钢筋造成腐蚀。因此，实时监测混凝土中的氯离子浓度对于评估结构的健康状态至关重要。本文提出的双LPFGs传感器提供了一种有效且准确的检测方法。传感器的测量范围从5g/L到35g/L，误差仅为0.18%，这确保了测量结果的高精度。 【温度补偿机制】 在实际应用中，环境温度的变化可能会影响LPFGs的性能，导致测量误差。为解决这一问题，文章提出了一种新的理论模型，该模型能够克服温度变化对测量的影响，确保在不同温度条件下氯离子浓度的准确测量。 【微流体通道设计】 微流体通道是传感器设计的一部分，旨在减少机械应力和应变对传感器性能的影响。在混凝土环境中，由于结构的变形或振动，可能会对传感器产生弯曲和应变。微流体通道的设计能够减小这些外部影响，提高传感器的稳定性和可靠性。 【应用场景】 双LPFGs传感器在混凝土氯离子浓度测量中的应用，不仅限于实验室研究，也适用于现场监测。例如，它可以被集成到建筑物、桥梁和其他混凝土结构中，进行长期、连续的监测，从而及时发现潜在的腐蚀问题，预防结构损坏，保障公共安全。 【总结】 基于双LPFGs传感器的混凝土氯离子浓度激光测量技术是一项创新的光纤传感技术，它具有高精度、高灵敏度和良好的抗干扰能力。通过微流体通道设计和温度补偿机制，该技术有望在混凝土工程领域中发挥重要作用，提升混凝土结构的安全监控水平。