1、光柵傳感器 第1頁共84頁回顧回顧位移量測量位移量測量n電阻式 電位器電位器 應變式應變式n電感式 差動電感式差動電感式 差動變壓器差動變壓器n電容式 變極距式變極距式 變面積式變面積式n電渦流式 電渦流測微移電渦流測微移 n霍爾器件 霍爾位移傳感器霍爾位移傳感器 n量程 幾微米 幾百毫米n精度 0.1% 1.0% ？ 大量程 高精度 模擬式傳感器模擬式傳感器光柵傳感器 第2頁共84頁回顧回顧位移量測量位移量測量n數字式位移傳感器n編碼器n光柵？ 大量程 高精度 脈沖數字式傳感器脈沖數字式傳感器光柵傳感器 第3頁共84頁6.2 光柵傳感器光柵傳感器n6.2.1 光柵傳感器的結構原理n6.2.2

2、 莫爾條紋形成的原理及特點n6.2.3 光柵的光路n6.2.4 辨向原理n6.2.5 細分技術n6.2.6 應用n長度計n數控機床n橋梁健康檢測系統光柵傳感器 第4頁共84頁6.2 光柵傳感器光柵傳感器n1950年德國Heidenhain首創DIADUR復制工藝，也就是在玻璃基板上蒸發鍍鉻的光刻復制工藝，這才能制造高精度、價廉的光柵刻度尺，光柵計量儀器才能為用戶所接受，進入商品市場。n光柵在柵式測量系統中的占有率已超過80%，光柵長度測量系統的分辨力已覆蓋微米級、亞微米級和納米級，測量速度從60m/min，到480m/min。測量長度從1m、3m達到30m和100m。 光柵傳感器 第5頁共84

3、頁6.2.1 光柵傳感器的結構原理光柵傳感器的結構原理n按光柵的形狀和用途分為：n長光柵線位移 n分辨率0.0010.1m；測量范圍 米。 n圓光柵角位移 n角度分辨率0.01 光柵傳感器 第6頁共84頁6.2.1 光柵傳感器的結構原理光柵傳感器的結構原理n光柵副是光柵傳感器的主要部分。n主光柵(標尺光刪)n指示光柵n標尺光柵的有效長度決定了傳感器的有效測量長度和范圍。n光柵由光源、透鏡、光柵副和光電接收元件組成。光柵由光源、透鏡、光柵副和光電接收元件組成。圖圖1 光柵傳感器構成光柵傳感器構成光柵傳感器 第7頁共84頁6.2.1 光柵傳感器的結構原理光柵傳感器的結構原理 圖圖2 掃描光柵傳感器

4、構成掃描光柵傳感器構成光柵傳感器 第8頁共84頁1. 光源光源n鎢絲燈泡n發光二極管 光柵傳感器 第9頁共84頁1. 光源光源n用鎢絲燈泡用鎢絲燈泡，它有較大的輸出功率，較寬的工作范圍為一400C130C，但是它與光電元件相組合的轉換效率低。n在機械振動和沖擊條件下工作時，使用壽命將降低，因此，必須定期更換照明燈泡以防止由于燈泡失效而造成的失誤。光柵傳感器 第10頁共84頁1. 光源光源n半導體發光器件半導體發光器件近年來發展很快，如砷化鎵發光二極管可以在-66C 100C的溫度下工作，發出的光為近似紅外光(9194)，接近硅光敏三極管的敏感波長。n雖然砷化鎵發光二極管的輸出功率比鎢絲燈泡低，

5、但是它是與硅光敏三極管相結合，有很高的轉換效率，最高可達30左右。n此外砷化鎵發光二極管的脈沖響應時間約為幾十納秒，與光敏三極管組合可得到的響應速度。這種快速的響應特征，可以使光源工作在觸發狀態，從而減小功耗和熱耗散。光柵傳感器 第11頁共84頁2. 光電元件光電元件n光電池光電池n光敏三極管光敏三極管光柵傳感器 第12頁共84頁2. 光電元件光電元件n光電元件包括有光電池和光敏三極管等部分。n在采用固態光源時，需要選用敏感波長與光源相接近的光敏元件，以獲得高的轉換效率。n在光敏元件的輸出端，常接有放大器，通過放大器得到足夠的信號輸出以防干擾的影響。光柵傳感器 第13頁共84頁3. 光柵副光柵

6、副n光柵副是光柵傳感器的核心部分。n在長度計量中應用的光柵通常稱為計量光柵。n透射光柵是在一塊長方形的光學玻璃上均勻地刻上許多條紋，形成規則排列的明暗線條，如圖3所示。 圖圖3 3 黑白透射光柵示意圖黑白透射光柵示意圖 (a)主光柵主光柵 (b)指示光柵指示光柵光柵傳感器 第14頁共84頁3. 光柵副光柵副na為刻線寬度，b為刻線間的縫隙寬度，na+b=W稱為光柵的柵距(或光柵常數)。n兩光柵之間的縫隙0.02 0.035mm。n通常情況，a=b=w/2，也可以做成a:b=1.1:0.9。n刻線密度一般為每毫米(10、25、50、1000)線。光柵傳感器 第15頁共84頁6.2.2 莫爾條紋形

7、成的原理及特點莫爾條紋形成的原理及特點 莫爾條紋（莫爾條紋（Moire fringes）n1874年由英國物理學家L.Rayleigh首先提出莫爾條紋這種圖案的工程價值，直到20世紀50年代人們才開始利用光柵的莫爾條紋進行精密測量。n把光柵常數相等的主光柵和指示光柵相對疊合在一起(片間留有很小的間隙)，并使兩者柵線(光柵刻線)之間保持很小的夾角，于是在近于垂直柵線的方向上出現明暗相間的條紋。n在a-a線上兩光柵的柵線彼此重合，光線從縫隙中通過，形成亮帶；在b-b線上，兩光柵的柵線彼此錯開，形成暗帶。這種明暗相間的條紋稱為莫爾條紋。n莫爾條紋方向與刻線方向垂直，故又稱橫向莫爾條紋。光柵傳感器 第

8、16頁共84頁1. 莫爾條紋的形成原理莫爾條紋的形成原理圖圖4 4 莫爾條紋形成原理莫爾條紋形成原理光柵傳感器 第17頁共84頁1. 莫爾條紋的形成原理莫爾條紋的形成原理n當移動時，形成的莫爾條紋莫爾條紋產生亮暗交替變化，利用光電接收元件將莫爾條紋亮暗變化的光信號，轉換成電脈沖信號，并用標尺光柵相對于指示光柵數字顯示，從而測量出標尺光柵的移動距離。光柵傳感器 第18頁共84頁(1) 長光柵莫爾條紋長光柵莫爾條紋播放動畫播放動畫光柵傳感器 第19頁共84頁(2) 長光柵光閘莫爾條紋長光柵光閘莫爾條紋播放動畫播放動畫光柵傳感器 第20頁共84頁播放中播放中(3) 圓弧莫爾條紋圓弧莫爾條紋單擊準備演

9、示單擊準備演示播放動畫播放動畫光柵傳感器 第21頁共84頁(4) 光閘莫爾條紋光閘莫爾條紋播放動畫播放動畫播放中播放中光柵傳感器 第22頁共84頁1. 莫爾條紋的形成原理莫爾條紋的形成原理n由圖5可見，在a-a線上，兩塊光柵的柵線重合，透光面積最大， 形成條紋的亮帶， 它是由一系列四棱形圖案構成的；在d-d線上，兩塊光柵的柵線錯開，形成條紋的暗帶，它是由一些黑色叉線圖案組成的。n因此莫爾條紋的形成是由兩塊光柵的遮光和透光效應形成的。光柵傳感器 第23頁共84頁1. 莫爾條紋的形成原理莫爾條紋的形成原理圖圖5 5 莫爾條紋莫爾條紋光柵傳感器 第24頁共84頁1. 莫爾條紋的形成原理莫爾條紋的形成

10、原理n由圖可以看出，n式中，為亮(暗)帶的傾斜角；為兩光柵的柵線夾角。n BH為橫向莫爾條紋之間的距離；W為光柵常數。tantan2橫向莫爾條紋的斜率： sin2sin22HBCWWBAB莫爾條紋間的距離：光柵傳感器 第25頁共84頁2. 莫爾條紋莫爾條紋 技術的特點技術的特點 特性（光柵傳感器具有高精度的原因）特性（光柵傳感器具有高精度的原因）n（1）運動對應關系n（2）位移放大作用n（3）誤差平均作用 光柵傳感器 第26頁共84頁2. 莫爾條紋技術的特點莫爾條紋技術的特點 (1) 莫爾條紋運動對應關系莫爾條紋運動對應關系 n 如光柵1沿著刻線垂直方向向右移動時，莫爾條紋將沿著光柵2的柵線向

11、上移動；反之，當光柵1向左移動時，莫爾條紋沿著光柵2的柵線向下移動。 n因此根據莫爾條紋移動方向就可以對光柵1的運動進行辨向。光柵傳感器 第27頁共84頁2. 莫爾條紋技術的特點莫爾條紋技術的特點 (2) 位移的放大作用位移的放大作用 n當光柵每移動一個光柵柵距W時， 莫爾條紋也跟著移動一個條紋寬度BH，如果光柵作反向移動，條紋移動方向也相反。莫爾條紋的間距BH與兩光柵線紋夾角之間的關系為：WWBH2sin（6 - 1） 光柵傳感器 第28頁共84頁2. 莫爾條紋技術的特點莫爾條紋技術的特點 (2) 位移的放大作用位移的放大作用n越小，BH越大，這相當于把柵距W放大了1/倍。n例如=0.1，則

12、1/573，即莫爾條紋寬度BH是柵距W的573倍，這相當于把柵距放大了573倍，說明光柵具有位移放大作用， 從而提高了測量的靈敏度。光柵傳感器 第29頁共84頁2. 莫爾條紋技術的特點莫爾條紋技術的特點 (3) 誤差的平均效應誤差的平均效應 n莫爾條紋由光柵的大量刻線形成，對線紋的刻劃誤差有平均抵消作用，能在很大程度上消除短周期誤差的影響。 NN 單個柵距誤差；綜合誤差； 柵線數光柵傳感器 第30頁共84頁6.2.3 光柵的光路光柵的光路 光路的形式光路的形式圖6 垂直透射式光路 圖7 反射式光路光柵傳感器 第31頁共84頁6.2.3 光柵的光路光柵的光路 1. 透射式光路透射式光路圖8 透射

13、式長光柵 圖9 透射式圓光柵光柵傳感器 第32頁共84頁6.2.3 光柵的光路光柵的光路n1. 透射式光路透射式光路n在透明的玻璃上均勻地刻劃間距、寬度相等的條紋而形成的光柵叫做透射光柵。n透射光柵的主光柵一般用普通工業用白玻璃，而指示光柵最好用光學玻璃。n光源1發出的光，經準直透鏡2形成平行光束垂直投射到光柵上，由主光柵3和指示光柵斗形成的莫爾條紋光信號由光電元件5接收。此光路適合于粗柵距的黑白透射光柵。n光路特點是結構簡單，位置緊湊，凋整使用聲便，目前應用比較廣泛。光柵傳感器 第33頁共84頁6.2.3 光柵的光路光柵的光路 2. 反射式光路反射式光路圖10 反射式長光柵 光柵傳感器 第3

14、4頁共84頁6.2.3 光柵的光路光柵的光路n2. 反射式光路反射式光路n在具有強反射能力的基體(不銹鋼或玻璃鍍金屬膜)上，均勻地刻劃間距、寬度相等的條紋而形成的光柵叫做反射光柵。n光源6經聚光鏡和場鏡3后形成平行光束，以一定角度射向指示光柵2，經反射主光柵1反射后形成莫爾條紋，再經反射鏡4和物鏡7在光電電池8上成像。n該光路適用于黑白反射光柵。光柵傳感器 第35頁共84頁6.2.4 辨向原理辨向原理n在實際應用中，大部分被測物體的移動往往不止是單向的，既有正向運動，也可能有反向運動。單個光電元件接收一固定點的莫爾條紋信號，只能判別明暗的變化而不能辨別莫爾條紋的移動方向，因而就不能判別運動零件

15、的運動方向，以致不能正確測量位移。光柵傳感器 第36頁共84頁6.2.4 辨向原理辨向原理n設主光柵隨被測零件正向移動10個柵距后，又反向移動1個柵距，也就是相當于正向移動了9個柵距。可是，單個光電元件由于缺乏辨向本領，從正向運動的10個柵距得到了10個條紋信號，從反向運動的1個柵距又得到1個條紋信號，總計得到11個條紋信號。這和正向移動11個柵距得到的條紋信號數相同，因而這種測量結果是不正確的。如果能夠在物體正向移動時，將得到的脈沖數累加，而物體反向移動時可從已累加的脈沖數中減去反向移動的脈沖數，這樣就能得到正確的測量結果。光柵傳感器 第37頁共84頁6.2.4 辨向原理辨向原理n完成這種辨

16、向任務的電路就是辨向電路。n為了能夠辨向，應當在相距的位置上設兩個光電元件1和2，以得到兩個相位互差90的正弦信號，如圖所示，然后送到辨向電路中處理，如圖所示。光柵傳感器 第38頁共84頁6.2.4 辨向原理辨向原理圖圖11 相距相距1/4BH的兩個光電元件的兩個光電元件光柵傳感器 第39頁共84頁6.2.4 辨向原理辨向原理圖圖12 辯向電路原理辯向電路原理光柵傳感器 第40頁共84頁6.2.4 辨向原理辨向原理圖圖13 辯向電路各點波形圖辯向電路各點波形圖光柵傳感器 第41頁共84頁6.2.4 辨向原理辨向原理n主光柵正向移動時，莫爾條紋向上移動，這時光電元件2的輸出電壓波形如圖（a）中曲

17、線所示。光電元件1的輸出電壓波形如曲線所示，顯然U1超前U290相角。nU1”是U1反相后得到的方波。nU1W和U1W”是U1和U1”兩個方波經微分電路后得到的波形。n由圖(a)可見，對于與門Y1，由于U1W處于高電平時， U2總是處于低電平，因此Y1輸出為零；對于與門Y2，U1W”處于高電平， U2處于高電平，因此與門Y2有信號輸出。使加減控制觸發器置1，可逆計數器做加法計數。光柵傳感器 第42頁共84頁6.2.4 辨向原理辨向原理n主光柵反向移動時，莫爾條紋下移動，這時光電元件2的輸出電壓波形如圖（b）中曲線所示。光電元件1的輸出電壓波形如U1曲線所示，顯然U2超前U190相角。與正向移動

18、時情況相反。整形放大后的U2仍超前U1 90。n U1”是U1反相后得到的方波。nU1W和U1W”是U1和U1”兩個方波經微分電路后得到的波形。n由圖(b)可見，對于與門Y1，由于U1W處于高電平時， U2也處高電平，因此Y1有輸出；對于與門Y2，U1W”處于高電平，U2處于低電平，因此與門Y2沒有信號輸出。因此加減控制觸發器置0，可逆計數器做減法計數。光柵傳感器 第43頁共84頁6.2.4 辨向原理辨向原理n正向移動時脈沖數累加，反向移動時，便從累加的脈沖數中減去反向移動所得到的脈沖數，這樣光柵傳感器就可以辨向，因而可以進行正確的測量。光柵傳感器 第44頁共84頁6.2.5 細分技術細分技術

19、輸出電壓uoUmUoabcdefg位移 x正最大負最大正最大圖圖14 光柵位移與光強、輸出電壓的關系光柵位移與光強、輸出電壓的關系光柵傳感器 第45頁共84頁6.2.5 細分技術細分技術 前面分析的莫爾條紋是一個明暗相間的帶。從圖5看出，兩條暗帶中心線之間的光強變化是從最暗到漸暗，到漸亮，一直到最亮，又從最亮經漸亮到漸暗，再到最暗的漸變過程。 主光柵移動一個柵距W，光強變化一個周期，若用光電元件接收莫爾條紋移動時光強的變化，則將光信號轉換為電信號，接近于正弦周期函數(如圖14所示)。光柵傳感器 第46頁共84頁6.2.5 細分技術細分技術n如以電壓輸出，即n uo光電元件輸出的電壓信號； nU

20、o輸出信號中的平均直流分量； nUm輸出信號中正弦交流分量的幅值。n由式可見，輸出電壓反映了位移量的大小。WxUUumoo22sin（6 - 2） 光柵傳感器 第47頁共84頁6.2.5 細分技術細分技術n利用光柵進行測量時，當運動零件移動一個柵距，輸出一個周期的交變信號，也即產生一個脈沖間隔。n因此，只要記錄波形變化周期數或脈沖間隔數n，就可以知道光柵的位移x，即x=nB。n每個脈沖間隔代表移過一個柵距，即分辨力(或稱脈沖當量)為一個柵距。n例如每毫米250條柵線的長光柵，柵距為4m，那么其分辨力(脈沖當量)為4m。光柵傳感器 第48頁共84頁6.2.5 細分技術細分技術n細分技術細分技術就

21、是在莫爾條紋變化一周期時，不只輸出一個脈沖，而是輸出若干個脈沖，以減小脈沖當量，提高分辨力。n1953年英國Ferranti公司提出了一個4相信號系統，在一個莫爾條紋周期實現4倍頻細分，并能鑒別移動方向，這就是4倍頻鑒相技術，是光柵測量系統的基礎，并一直廣泛應用至今。 n如柵距為4m的光柵，通過4倍頻技術，分辨力可從4m提高到1m。光柵傳感器 第49頁共84頁6.2.5 細分技術細分技術n1. 光學細分n2. 電子細分電子細分 *n3. 微機軟件細分光柵傳感器 第50頁共84頁1. 光學細分光學細分n光學細分由于結構復雜、調試困難、成本高等原因，已很少使用。光柵傳感器 第51頁共84頁2. 電

22、子細分電子細分n電子細分的原理是在莫爾條紋信號變化一個周期內，發出若干個脈沖，以減小脈沖當量。如果一個周期內發出n個脈沖，就可使分辨率為原來的n倍，所以也稱為n倍頻。在電子細分中，常采用的是4倍頻細分法。n電子細分不可能得到很高的細分數，而且細分數是固定的。光柵傳感器 第52頁共84頁2. 電子細分電子細分四細分方法一n用4個依次相距BH/4的光電元件，獲得相位差90的4個正弦交流信號。n用鑒零器鑒取4個信號的零電平，即在每個信號由負到正過零點時發出一個計數脈沖。光柵傳感器 第53頁共84頁2. 電子細分電子細分四細分方法二n用相距BH/4位置的兩個光電元件，輸出相位差90的正弦交流信號U1和

23、U2，n通過反相電路，U3U1，U4 =U2，可獲得相位差90 的四個正弦交流信號U1、U2、U3和U4。n經電路處理可在移動一個柵距的過程中得到4個等間隔的計數脈沖。光柵傳感器 第54頁共84頁2. 電子細分電子細分圖圖15細分與未細分的波形比較細分與未細分的波形比較光柵傳感器 第55頁共84頁3. 微機軟件細分微機軟件細分圖圖16 微機軟件細分原理框圖微機軟件細分原理框圖光柵傳感器 第56頁共84頁3. 微機軟件細分微機軟件細分n大多數光柵數顯表都采用了微機軟件細分法。n軟件細分法是將兩個相差 /2的信號通過A/D轉換器輸入微機，再利用一定的算法計算出莫爾信號的相位，即可推算出此時莫爾條紋

24、內的位置點，得到小于柵距的細分值，此值稱為小數。n通過辨向電路輸出的大數脈沖，脈沖頻率對應于莫爾條紋的變化頻率，脈沖當量為光柵柵距值。n經過大、小數合并處理后，再經過微機進行數值計算和碼制轉換等處理，即可得到測量值。n優點：得到高的細分數，而且可以通過編程改變細分數，結構簡單、成本低、可靠性高，非常適用于智能檢測與控制系統。光柵傳感器 第57頁共84頁6.2.6 光柵傳感器的應用光柵傳感器的應用n精度高n測量范圍大n易于實現自動化和數字化能實現大量程 高精度 光柵傳感器 第58頁共84頁6.2.6 光柵傳感器的應用光柵傳感器的應用n應用領域 n機床行業 三坐標測量機 精密轉臺 n工廠自動化 電

25、機行業 電子制造設備 印刷行業 n造紙行業 水利行業 紡織行業 n天文望遠鏡 航空和航天n測量參數n長度 角度n速度 加速度 振動 表面輪廓光柵傳感器 第59頁共84頁6.2.6 光柵傳感器的應用光柵傳感器的應用n1. 長度計n2. 數控機床n3. 橋梁健康監測系統光柵傳感器 第60頁共84頁1. 長度計長度計n結構結構光柵傳感器 第61頁共84頁1. 長度計長度計n遵循阿貝原則，測量桿和測量基準精確地在一條直線上，所構成的測量環的部件，如測量基準、測量桿、支架和掃描頭都按照機械穩定和熱穩定性最好的原則設計，以確保長度計盡可能有高的精度。光柵傳感器 第62頁共84頁1. 長度計長度計光柵傳感器

26、 第63頁共84頁1. 長度計長度計n計量和生產控制計量和生產控制 光柵傳感器 第64頁共84頁1. 長度計長度計n量塊檢定和測量設備的檢測光柵傳感器 第65頁共84頁1. 長度計長度計n多點檢測設備光柵傳感器 第66頁共84頁1. 長度計長度計n位置測量光柵傳感器 第67頁共84頁1. 長度計長度計n測量范圍：0100mmn精度： 0.1m/0.05m/0.03mLength Gauges光柵傳感器 第68頁共84頁2. 數控機床數控機床光柵傳感器 第69頁共84頁2. 數控機床數控機床測量系統測量系統光柵傳感器 第70頁共84頁2. 數控機床數控機床光柵傳感器 第71頁共84頁3. 橋梁健

27、康監測系統橋梁健康監測系統n金門大橋是美國最著名的橋梁，主橋1,966米，主跨1,280米，建成于1937年，保持了27年是世界最大跨徑的橋梁的記錄。光柵傳感器 第72頁共84頁4.3 橋梁健康監測系統橋梁健康監測系統n南京長江二橋是我國目前跨徑最大的斜拉橋，世界第三 。光柵傳感器 第73頁共84頁4.3 橋梁健康監測系統橋梁健康監測系統光柵傳感器 第74頁共84頁n橋梁是公路、鐵路運輸線路、城市交通網絡上的關鍵設施，是國家的經濟命脈。n它們在國民經濟及社會生活中起著十分重要的作用，如何確保橋梁特別是大型橋梁經常處于健康狀態這一問題愈來愈受到橋梁工程界的重視。n由于傳統的傳感技術自身的缺點，已

28、不能滿足人們對橋梁可靠、分布式、實時地監測要求，橋梁和傳感方面的專家不斷尋求更新更先進的技術，光纖光柵傳感技術正是在這種背景下在橋梁方面得到了廣泛地應用。光柵傳感器 第75頁共84頁4.3 橋梁健康監測系統橋梁健康監測系統光柵傳感器 第76頁共84頁3. 橋梁健康監測系統橋梁健康監測系統n橋梁變形監測，橋梁變形監測，監測大橋在各種環境下的荷載變化，為橋梁的日常運營管理提供可靠信息；n橋梁溫度監測，橋梁溫度監測，通過對橋梁有代表性的監測點進行溫度分布監測，可以驗證設計假定或根據實際測量的結果重新計算溫度對橋梁內力和變形的影響。以便對橋梁的安全狀態做出更加符合實際的評價；n橋梁施工過程檢測橋梁施工

29、過程檢測，確保施工質量和安全；橋梁成橋檢測及荷載試驗的監測，保證橋梁質量。n橋梁長期健康監測橋梁長期健康監測，橋梁運營現場的環境監測和車輛荷載監測；n橋梁主要構件橋梁主要構件的實際工作狀況監測、承載能力及剩余使用壽命評估；為結構維護提供依據，為結構損傷提供預警；舊橋改造加固、改建擴建施工過程監測；危橋拆除過程中的安全監測。光柵傳感器 第77頁共84頁3. 橋梁健康監測系統橋梁健康監測系統光纖光柵應變傳感器光纖光柵應變傳感器光柵傳感器 第78頁共84頁3. 橋梁健康監測系統橋梁健康監測系統n斜拉橋的主梁既是構成斜拉橋這一結構體系的基本組成部分，又是車輛及人群荷載的承擔者，受活載的影響最直接，極易

30、因異常局部荷載而引起損傷，同時主梁的損傷對橋梁使用性能的影響也最為直接。n因此通過對濟南黃河大橋主梁有代表性斷面上的動應力監測，可以了解大橋主要受力構件主梁的受力狀態，對控制車輛荷載、進行構件疲勞分析提供重要信息。n主梁動應變監測斷面位置如上圖所示，監測斷面選擇在中跨斷面及主橋南側伸縮縫附近斷面。橫斷面上測點位置如圖所示。對于橋面板下緣的測點，每個位置均布置縱橋向和橫橋向動應變傳感器各一個。橫隔板下緣只布置橫橋向應變傳感器。光柵傳感器 第79頁共84頁3. 橋梁健康監測系統橋梁健康監測系統光纖光柵應變傳感器的布設與保護 光纖光纜的走線與保護埋入混凝土前埋入混凝土后 光柵傳感器 第80頁共84頁

31、光纖光柵應變傳感器優點光纖光柵應變傳感器優點n避免了電阻應變片的零點漂移和電阻誤差，精度高，響應速度快；n傳感器不受潮濕環境影響，能避免電磁場的干擾；n耐久性好，具有抵抗包括高溫在內的惡劣環境及化學侵蝕的能力；n系統既可以實現點測量，也可實現分布式測量；n檢出量是波長信息，因此不受接頭損失、光沿程損失等因素的影響，對環境干擾不敏感；n單根光纖單端檢測，可盡量減少光纖的根數和信號解調器的個數；n系統靈敏度高、精度高，長期穩定性好，工作可靠；n可運用成熟的局域網技術、Internet網絡、光通信技術做到集中、遠程監測；n可實時監測。運用現代計算機技術，容易實現海量數據通信、處理和存儲。n兼容性好，開放性高。可利用系統提供的各種接口與其他系統連接，方便橋梁信息的集中管理和控制。