长周期光纤光栅的钢筋腐蚀监测方法及其传感器

摘要

本发明涉及长周期光纤光栅的钢筋腐蚀监测方法及其传感器，属于结构工程领域和光纤传感技术领域。本发明是利用贴着钢筋的位置平直地放置一根长周期光纤光栅，定期由光谱仪观察长周期光纤光栅的透射谱变化，以此判断光栅是否发生了弯曲，并推断钢筋腐蚀的程度与速率。本发明通过对埋入的长周期光纤光栅的透射谱监测，可以实现在不损伤混凝土表面的前提下，对任何环境下钢筋混凝土构件中的钢筋腐蚀情况进行长期监测，准确确定引起钢筋腐蚀的程度及速率，应用于结构工程领域中钢筋混凝土结构的耐久性检测和评估。

主权项

1、一种长周期光纤光栅的钢筋腐蚀监测方法，其特征在于包括以下步骤：(a)、传感器制作：选取与工程所用钢筋材质相同的一根钢筋棒，将其放入基座中，用渗透性好的弹性物填充钢筋棒周围与基座之间，长周期光纤光栅外套保护软管，垂直且平放于钢筋表面，两端搭在基座两端，一端的保护软管用环氧树脂胶与基座粘贴，并且此端光纤也用环氧树脂胶与保护软管粘贴，光纤两端从基座穿出并保证光栅处于水平拉直状态，再用上述填充物填充光纤光栅上端，盖紧封壳，基座与封壳预先打上小孔，于是传感器制作完成；(b)、传感器就位：将传感器固定在混凝土构件中，并保证钢筋传感器表面水平，然后浇注混凝土；(c)、传感器标定：将刻蚀光栅的光纤一端与宽带光源相连，另一端与光谱仪相连，对传感器进行定期监测，观察光栅透射谱漂移情况，即谐振波长处的透射率大小，由此可判断光栅的弯曲程度，从而推断钢筋的直径变化量，进而获得钢筋腐蚀程度与速率，其中主要公式为：ΔD＝KL·(PL2-PL1)，其中ΔD为钢筋的直径变化量，PL1为长周期光纤光栅在初始状态下谐振波长的透射率值，PL2为监测过程中测得的长周期光纤光栅谐振波长处的透射率值，KL为钢筋腐蚀敏感系数；KL的标定方法为：在制作此传感器的同时，另外再做N组与传感器条件完全相同的试块，保证钢筋棒长度相同，浇注的水泥砂浆等级厚度相同，但在这N组试块中不放置光栅、光纤，在定期监测光栅透射谱漂移的同时，每次在这N组中取1组破损直接检测钢筋棒的腐蚀量，这些钢筋棒的腐蚀可替代传感器中钢筋棒的腐蚀状态，由此通过N组测量，可得到N组不同腐蚀状态下对应的光栅透射谱测量数据，以此再线性回归可标定出KL值，N取值为8-10。