光纤传感技术论文

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光纤传感技术论文范文第1篇

关键词：隧道工程；光纤；监控量测；隧道施工；隧道火灾；健康监测

传统的传感器是以应变－电压为基础，以电信号来反映结构应变的变化，并借助导线传输。因此，传统传感器易受到电磁场和使用环境的影响。另外，由于电阻传感器和导线的金属易腐蚀性，难以实现长期监测和实时监测。这些传统传感器的局限性严重地制约了其应用，无法满足现代隧道建设中监控量测的需求，而以光纤传感技术为基础的光纤传感器不但可以替代传统传感器的作用，还可以很好的弥补传统传感器的上述缺陷。

1光纤传感器在隧道施工过程中监控量测

光纤传感器以其材质和工作原理上的优越性，具有受环境干扰小，传输损耗低，连接方式丰富(可将多个传感器并联输出)，导线价格低等优点，可以大大提高隧道监控量测的准确度和工作效率并可以降低工作风险和监测成本。隧道的监控量测包括必测项目和选测项目，其中的必测项目主要包括地质和支护状况观察、周边位移、拱顶下沉和地表下沉。必测项目中的这四项在隧道的监控量测工作中一般均需要做测试，这些项目一般通过观察、描述和光学测量仪器如水准仪、全站仪等进行监测，所以，隧道监控量测的必测项目一般不采用光纤应变传感器。选测项目中的锚杆内力量测、围岩体内位移量测、支护及衬砌内应力和表面应力量测、围岩压力及两层支护间压力量测、型钢支撑内外力量测可以通过布设在待测点的光纤应变传感器进行量测。光纤应变传感器在这些项目上的应用不但可以高效准确的进行监控量测，还可以一直将监测工作随着隧道从建设到运营进行长期全寿命实时监测，这一点具有传统传感器无法比拟的优势。

2光纤传感器在隧道火灾报警系统中的应用

光纤的光栅栅距和折射率会因其周围环境的温度变化而发生变化，这种变化会对应地引发光纤光栅的反射谱以及透射谱的变化。通过解调仪将光纤光栅的反射谱或透射谱发生的变化检测并读取显示出来，则得到了光纤光栅周围环境温度的变化数据，通过程序中设定的温度控制阀值和报警装置就可以对隧道内的温度进行实时监测和火灾报警。

(1)隧道内火灾发生的原因。隧道火灾一般由车辆、货物的着火以及交通事故起火而引发，而车辆油箱内的燃油和车辆所载易燃货物则为火灾的发生提供了物质条件。隧道内部发生火灾后，燃油和货物的燃烧会迅速释放出大量的热，并伴有大量的有毒气体和浓烟雾，同时隧道内部温度随之而迅速升高。

(2)光纤传感器的系统组成。光纤光栅感温火灾报警系统主要是针对所监测隧道内部温度的异常升高进行实时测量，显示温度并判断温度是否过高而进行及时报警。主要由光纤光栅感温探测器、解调系统、报警装置、传输光缆和计算机组成。

(3)光纤传感器在隧道内的布设和安装。光纤传感器在隧道内部的布设间距应根据隧道的长度来计算确定，间距太密造成工作量和成本的的浪费，太疏则会影响火灾探测的灵敏度和准确率。当隧道长度介于500m和10000m之间时，光纤传感器的纵向间距不能大于7m;当隧道长度超过10000m时，光纤传感器的纵向间距不能大于8m。光纤传感器应布置于距离隧道拱顶20cm左右的位置，并沿隧道纵向呈直线排列。光纤传感器应在隧道拱顶沿纵向用钢绞线进行固定，以便在不影响隧道内交通的情况下有效监测和预报火灾。对于长隧道和隧道群，由于工作人员观察室距离传感器距离较远，通常需要将光纤传感器测得的温度信号通过光缆远程传输到设备处理器，所以其布设方法和连接方式应按照隧道内车道数的不同而采取不同的方式方法。对于单车道和双车道的交通隧道，光纤传感器可在隧道内断面中央进行单排纵向布设;而当隧道行车道数量多于2时，光纤传感器在隧道内断面中央应按照双排进行纵向布设。双排布设时，两排传感器应交错布置，以便增大光纤传感器的感应机会。

3光纤传感器在隧道健康监测中的应用

隧道健康运营过程中最主要的病害就是隧道的衬砌结构劣化，其表现为衬砌的开裂、掉块、错台、和渗漏水等方面。隧道病害除了降低隧道的安全性、耐久性及其使用性能等外，如不及时发现和处治还会诱发其他更为严重的病害，甚至会缩减隧道的使用寿命。因此对隧道二次衬砌的全寿命监测就显得尤为重要。隧道二次衬砌病害的传统检测技术主要通过地质雷达、地震波法、CT等实现，这些方法可探明某时某刻隧道衬砌的情况和其周围的围岩情况，但无法对隧道内衬砌和围岩情况的变化进行实时监测和报警，同时传统监测由于需要组织大量人员设备进入隧道进行监测工作，不可避免的会影响甚至中段隧道交通。分布式光纤传感技术具有远程、精度高、耐久性、实时性和成本低等特点，将其布设在二次衬砌之中可对隧道衬砌结构的健康情况进行长期、实时的监测。该技术可自动进行，不会对交通造成干扰，并且其实时输出的数据信息可以让隧道工作人员随时掌握隧道的健康状况。光纤监测网的布设需要对隧道的围岩等级、围岩应力水平及经济性等进行综合考虑。沿隧道横断面布设的光纤传感器应根据围岩等级来确定其布设的环向间距，即传感器的环向间距应随着隧道围岩等级的增大而相应减小，并在隧道洞口附近适当加密布设。布设好光线监测网后，根据传输需要将传感器按照一定的连接方式组合，通过光缆将光线应变传感器连接到解调仪上进行监测。

4结论

光纤应变传感器以其相较于传统传感器的诸多优势而被广泛应用于隧道中。在隧道施工过程中，光纤应变传感器可以准确监测隧道结构的受力和变形情况，从而为隧道的安全施工保驾护航;在隧道火灾检测报警方面，光纤传感器以其自动化和网络化的特点提供良好的服务，从而预防火灾和减少火灾造成的损失;在隧道健康监测方面，光纤传感器可以实时监测隧道衬砌结构并进行长距离传输，从而使隧道的全寿命健康诊断与评估成为了可能。

参考文献

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光纤传感技术论文范文第2篇

本书为第11届意大利传感器与微系统会议的论文集，其中精选了具有代表性的会议论文。这次会议展示了在传感器与微系统领域的理论模拟与实际应用的最新成果。传感器与微系统是一个新兴的交叉学科，其涉及到物理、化学、材料科学以及生命科学等领域。

本书共分为六部分，第一部分为化学传感器，主要介绍了：可调谐二极管激光光谱仪原位测量平流层微量气体；四苯基卟啉在高有序热解石墨上的组装：前所未有的吸附压缩驱动的双层模式组装；一种室温下的基于铂／氧化铱复合物的氧气传感器；聚合物涂层的长周期光栅作为高灵敏度化学传感器；用于低温下检测氢气的光纤传感器；溶剂对复合薄膜形貌和传感特性的影响；纳米钛对气体的传感性质；基于二元金属的碳水化合物传感装置；一种快速检测牛奶中M1黄曲霉素的便携式荧光计；利用光学传感器检测橄榄油的质量；质量标准体系在计划、设计和实现厚膜气体检测器中的应用；基于单壁碳纳米管的光纤传感器；合成且表征用于二氧化氮检测的纳米材料；铂金元素作为覆盖层的P型一氧化钛薄膜用于对氢气的检测；包含银纳米簇的氟化聚亚酰胺纳米复合薄膜用于对有机气体的光学检测等等。第二部分为物理传感器，主要介绍了荒芜环境中的固体定位风速计；一种具有溅射内核的二维平面磁通量阀门；一种用于探测RF电场的光学探针；通过拉曼散射来测量多孔硅结构的应力；对热传感器的一种十分有效的计算机模拟模型；对硅化铬应力传感器的认识。第三部分为生物传感器，主要介绍了基于不定型硅基器件检测DNA分子；抑制酪氨酸酶的有机相酶传感器；用于人瘤病毒检测的DNA压电生物传感器；用于检测硬质小麦安全型的用户友好的电化学手持设备；采用SPR成像技术来研究DNA―DNA生物分子的相互作用。第四部分为微米纳米技术，主要介绍了实验室芯片技术对基因进行分析；利用硅基玻璃芯片对化学物质进行快速光学检测；采用不同导电纳米颗粒来控制复合材料聚合物的传感性质；采用电化学刻蚀硅片的方法制备嵌入式微通道；采用超声束沉积方式制备具有气体传感的金属氧化物／有机物杂化材料；聚焦离子束刻蚀用于气体传感技术；一种模拟IPMC传感器的软件工具；对印迹二氧化钛纳米粒子的合成与表征；机车安全与舒适度测量；悬臂梁的强制型阻尼振动。第五部分为传感器阵列和多重传感系统，主要介绍了整合型微重力化学物质检测装置；采用杂化电子鼻原位检测硫质喷气孔火山口喷发的火山气体；对主要公路旁的漂浮粒子和氧化氮化合物的检测；多传感器布局在敌对环境中的机器人。第六部分为传感器网络和对传感器的数据分析，主要介绍了对于无线传感器网络的概览：对ZGIGBEE网络架构一瞥；动态场景下尘埃传感器网络：在城市环境中普遍应用性能的研究；一种配置了IEEE 802.15.4的移动设备的便携式软件工具；一种神经光谱分类的光学传感器；对城市环境污染检测无线网络设备的设计；应用多传感器微型化系统对橄榄油进行评价。

本书几乎涵盖了传感器方面的所有方向，包括化学、物理、生物以及传感器构架等等。相信从事任何传感器研究方向的科研人员都会在本书中找到有参考价值的内容。

光纤传感技术论文范文第3篇

关键词：光纤通讯 教学改革 课程设置

中图分类号：G642         文献标识码：A        文章编号：1674-2117（2014）14-00-02

 近年来，我国信息技术飞速发展，带来了信息科技与技术高速发展的时代。信息科技产业发展的重点是光纤通信技术，它是一门飞速发展的技术学科。为了适应信息科技飞速发展和通信行业对人才需求的变化，我国许多高等学府都设立了光电信息通信类的专业。这些专业都以光信息科学技术为核心。光信息科学是一门综合性很强的学科，它包括光子技术、电子技术、通信技术和信息技术等。

光纤是大量信息传输的重要媒介和人们实现信息获取的重要途径。因此，在其专业课程的设置中，专业的核心主干课程应为光纤类课程，它既是专业类课程也是学科上的特色课程。我国高等学府对光纤传输的物理基础和光纤技术的应用进行全面的阐述并都设置了光纤类学科的课程。但是，由于光纤类学科课程在教学内容、课程设置上与社会所需人才培养上存在着一些问题，致使此类学科的改革刻不容缓。

1 光纤类学科课程体系的构建

当今社会经济、政治都发生了深刻的变化以及科技飞速的发展导致光电通信行业对人才的需求越来越多样化。多样化的人才需求促使我国的高等教育要实行改革，要向基础化和综合化的方向不断地发展。在人才培养上要加强专业基础理论的设置、扩宽专业口径的学习和素质教育。要实现宽口径、厚基础、强素质、广适应的信息人才的培养[1]。

1.1 光纤光学是获取信息的物理基础

专业的基础学科是培养过程中传授学科的基础知识，是高等教育的基本工作。在人才培养的过程中高等学府设置基础课程“光纤光学”，为学生提供宽厚的光导纤维的基础理论知识，讨论传输的模式理论、模耦合理论和光纤的传输特性。在这门专业基础课程的教学中，我们要着重强调基本理论的讲解。基本理论是整个学科的基础，在讲解上要尽量运用实例进行分析，这样才能让学生更加透彻地了解基本概念。理论是应用的基础，只有理论牢固，才能更好地学习以后的光纤技术应用的课程。

1.2 光纤通信和光纤传感是光纤技术的应用

光纤技术从信息领域的角度考察，主要是设计两个方面的内容，即信息的传输和采集。信息的传输是属于光纤通信技术，而信息的采集则是属于光纤传感技术。为了紧跟信息技术的发展，高等学府在教学设计和教学内容的设置上，应随着光纤信息技术的发展而发生变化。在课程设置上应有正确的定位，要通过光纤的基本原理和光器件原理对通讯网络进行阐述和讲解，使学生能够掌握光纤通信的基本原理。只有在原理的基础上方能够对信息的传播和采集有深刻的理解。总之在课程的设置上要把握研究光信息科学发展的基本规律与技术专业人才培养的机制，要以科学的方法为基础，更要把握国内外光纤类学科设置的现状、问题以及趋势，调整光纤类课程的结构体系，建立起基础性强、可操作性强的光纤类学科课程体系[2]。

2 教学课程内容的组织和融合

光纤通讯的人才是具有创新思维和创新能力的高素质、高能力的复合型人才。在光纤系列课程的设置上要针对以上特点并根据光电信息专业人才所需的知识、技术和能力从整体的高度打破传统的教学模式和课程体系，根据行业所需的人才设置光纤类学科课程，进而将其具体化。此外，还应该解决原来各课程中对单一对象和知识进行整合的问题，避免其内容的重复化，重新建立课程结构体系和内容，将教学的内容有机的结合，使其更加丰富。

2.1 理论教学内容的设置

由于光信息科学的发展有着自身的规律，在光纤通讯的课程的设置上要符合这一规律。在课程设置上要将光纤结构知识模块化，只有将其具体的模块化才能更加清晰地进行课程设置，具体分为以下模块：光纤传输理论模块、光纤特性模块、光纤器模块、光纤通信原理模块、光纤通信技术模块、光纤传感原理模块和光纤传感应用模块。见表1。

通过对光纤光学、光纤通讯原理与技术、光纤传感测试技术等三个课程的教学内容进行重新的组织和编排，使这三个课程相辅相成，形成一体。在对各个课程体系安排的同时要对每个课程的侧重点进行明显的突出，使其做到特点鲜明、协调统一。

2.2 实验教学内容的设置

现代人才的培养不仅要强调基础知识、对其创新意识和动手能力都有着一定的要求。实践教学过程已经成为理工科培养人才的重要环节。光信息学科是一门理论与技术相结合的新型学科，对于教学内容的设置上既要有理论知识，同时也要重视实验教学项目。在实验课程的设置上，好的实验仪器是必不可少的，如应配备光纤熔接机、光时域反射仪、光纤信息及传感实验系统等[3]。

（1）光纤基础操作实验。光纤基础实验是学生要掌握的基本实验内容。在实操时要在一定程度上能操作整个实验，这是这个学科实操的重点。基本操作实验是指：光纤数值孔径的性质和测量实验；管线传输耗损性质与测量实验、光源与光纤耦合方法实验、光纤可调衰减器特性实验、光纤隔离器特性及参数实验、半导体激光器和发光二极管特性测试实验、模拟信号光纤传输实验、数字信号光纤传输实验等基础的实验项目。这些实验都是本学科的基础，对学生了解光纤的基础知识有着重要的帮助，应将其内容设置到教学的课程中，要求学生能够掌握。

（2）特种光纤及模式功率分布传感原理实验、光纤分束器参数及MZ干涉仪原理实验、光纤传感的压力测量实验等。这里技术光纤技术实验的内容都为必修的实验内容。

在实验的操作中学校要给学生提供方便，对仪器的操作教师都应尽量地进行实际的指导，并对实验室进行全面开放，帮助学生进行仿真模拟实验。还可以根据学生的特点和兴趣点，选择一些实验项目或者以组单位自己搭建实验系统，这样不仅能够提高高校仪器是使用率，更重要的是培养学生做实验的兴趣和提升学生实际操作的能力[4]。

综上所述，光纤通讯是一个综合性强的学科，对理论和实际操作的能力都有着一定的要求。我们在该学科的设置上要符合光信息科学发展的基本规律，还要结合光信息科学与技术专业人才培养的机制。更要把握我国光纤教学现状以及问题，根据实际情况，构建适合光纤类课程的结构体系。在整个课程的设置方面要强调基础、突出应用。要将理论基础与实践教学相融合，同时教学改革思路也要遵循该原则对整个课程进行设置。要加强实验环节，要运用多种教学手段进行创新教育，使学生对原理知识理解的同时，努力提高对应用环节的操作，培养其动手的能力，使其学以致用。同时要有特色的教学内容，让学生对光纤通讯技术产生兴趣，把枯燥的知识变得有趣，使其适应社会的需求。

参考文献：

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[2]苗逢春.信息及通讯技术与课程教学整合的国际趋势与借鉴[J].基础教育课程,2012(08):9-14.

光纤传感技术论文范文第4篇

关键词：混凝土 氯离子 传感器 钢筋锈蚀

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）12（c）-0007-05

Abstract：Steel corrosion is the major form of failure of durability of concrete structures. The durability monitoring for concrete structure and its repair research are two urgent and necessary tasks， and the former provides the basis for the latter. For concrete durability monitoring， with the development of corrosion processes， environmental factors in the concrete （saturation， temperature， and so on） and the corrosion rate changing will have an effect on steel corrosion polarization dynamics. Most corrosion sensors were designed to monitor corrosion state in concrete， such as Anode-Ladder-System and Corrowatch System， which are widely used to monitor chloride ingress in marine concrete. However， the monitoring principle of these corrosion sensors is based on the macro-cell test method， so erroneous information may be obtained， especially from concrete under drying or saturated conditions due to concrete resistance taking control in macro-cell corrosion. This paper reviewed some widely used foreign durability monitoring sensors for the reinforced concrete，and discussed the negative and positive aspects of them.

Key Words：Concrete； Chloride； Sensors； Steel corrosion

筋混凝土作为一种经济实用的桥梁建筑材料在沿海桥梁工程中广泛应用，其中氯离子侵入、钢筋锈蚀、重载等问题已成为影响结构安全、耐久、高效运营的主要因素[1]。基础设施遭遇环境破坏的情况在世界许多地区是严重的、大量存在的问题，并且已经逐渐成为一个经济问题。其中，钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土基础设施耐久性的主导、关键因素[2-3]。以美国为例，二十世纪五六十年代前是其基础设施大规模兴建时期，而二十世纪七八十年代后，美国步入了大规模基础设施修复时期。美国1991年的调查统计表明，每年基础设施的修复费用，已经占据基础设施固定资产的10%，美国钢筋混凝土锈蚀的修复费每年高达2 500亿美元，其中1 550亿美元花在桥梁上。在我国，混凝土耐久性问题也同样十分严重，20世纪90年前我国修建的海港工程，一般使用10～20年就会出现严重的钢筋锈蚀，80%以上的港口基本都发生了严重的钢筋锈蚀破坏，结构使用寿命基本达不到设计要求[4]。

美国学者用“五倍定律”形象地说明混凝土结构耐久性的严重性，特别是设计对耐久性问题的重要性[4]。设计时，对新建项目在钢筋防护方面，每节省1美元，则发现钢筋锈蚀时采取措施多追加5美元，混凝土开裂时多追加维护费用25美元，严重破坏时多追加维护费用125美元。

在海洋环境混凝土结构耐久性研究领域，虽然国内外都已经在腐蚀机理、修补、防护和耐久性设计等方面取得了大量的成果，但由于该问题的复杂性，目前在结构设计标准中还只能通过对混凝土配比、保护层厚度以及其它一些构造措施来间接反映结构对使用寿命的要求。对于重要的基础设施工程，欲达到100年或以上的使用年限，国际上尚缺乏普遍认可的基于可靠度的设计理论，发达国家目前的做法是对基于持续动态获得的结构原体耐久性关键参数进行“耐久性再设计”，其实施前提就是动态获得结构原体耐久性关键参数的信息反馈。因为再好的设计和措施都不能期望能够预见在长达百年服役期内的所有环境负荷及其耦合作用。

因此，对于沿海桥梁工程，有必要建立一套完善的结构耐久性监测系统，可以获得混凝土结构耐久性下降、强度退化的关键数据，进行耐久性再设计，提前做好防腐措施。对于难以到达的结构，如水下基础、跨海桥梁基础、海底隧道等，腐蚀监测更是其他检测手段无法替代的。目前国内在桥梁的变形等监测方便已经有了很多成熟的传感器和检测手段，但是对于耐久性传感器的开发和耐久性监测的研究尚属空白。为了提高我国的工程质量，建设百年工程，发展耐久性监测系统是非常有意义也非常必要的。

1 沿海环境混凝土腐蚀监测原理

混凝土是一种高碱性环境（pH值约在13左右），钢筋在这种环境下表面形成钝态膜，因此其腐蚀速率非常低。但是当钢筋混凝土被Clˉ污染时，如海洋环境或者桥梁结构冬季洒除冰盐后，Clˉ通过混凝土表面的空隙逐渐扩散至钢筋表面，Clˉ可以破坏钢筋的表面钝性，钢筋由钝态转为活性态，当钢筋脱钝后，如果还存在侵蚀条件，则钢筋阳极处就失去电子生锈，钢筋进入腐蚀阶段。钢筋的腐蚀产物多为Fe3O4等氧化物，其体积远远大于产生这些产物的钢的体积，因此产生了内应力，使混凝土开裂。混凝土耐久性下降，性能退化可分为几个阶段，见图1。

国内目前主要依靠实验室快速试验获取的参数以及现场同条件构件破损程度检测间接预测结构使用寿命，但由于存在各种不确定因素，预测精度难以保证，而且存在无法动态反馈的缺点。但如果在混凝土结构内部埋入能监测整个氯离子侵蚀过程的传感器，动态地、长期地获得混凝土腐蚀进展情况及一些关键参数的信息反馈，那么就可以做到精确预测。一旦寿命预测结果小于设计年限，就可以对结构进行耐久性再设计，及时启动腐蚀防护预案，并继续对前锋面进行监测，以确认腐蚀保护措施的效果。

2 国外研究现状

20世纪80年代末，欧洲开始研发腐蚀监测系统，其中有德国S+R SensorTech公司的梯形阳极混凝土结构预埋式腐蚀监测传感系统（Anode-Ladder-System，见图2）和丹麦的FORCE Technology公司的环形多探头阳极混凝土结构腐蚀监测系统（Nagel-System，见图3），这两个系统在欧洲及非洲很多大型混凝土结构工程中得到了应用。两者的共同原理都是把传感器安装在结构内部，根据不同高度阳极的脱钝腐蚀情况来提前预警钢筋的腐蚀时间。

对于以上两种传感器，不同高度阳极的脱钝判据基于电化学宏电池腐蚀原理[5-6]。然而，大量研究表明，当混凝土内部相对湿度处于一般或较低水平时，由于混凝土电阻率较大，电化学微电池腐蚀占据主导地位；只有当混凝土内部相对湿度很大（大于90%）时，宏电池腐蚀才成为主控因素[7-8]，但过大的内部湿度会导致阳极表面电子聚集引起自腐蚀电位显著负移，即使阳极处于钝化态，测试得到的宏电流仍会显著增加，表现出已经脱钝的假象[9-10]。因此，宏电流测试技术只适用于一般湿度条件，且要求阴阳极间距很小，否则由于混凝土电阻的影响会造成测试得到的宏电流数值较小，不容易判断钢筋腐蚀的情况；特别是对于水下区混凝土的腐蚀监测，以上两种传感器并不适用。

基于德国梯形阳极检测原理，近些年加拿大的ROCKTEST公司开发了SENSCORE腐蚀监测系统（见图4），不过这套系统刚刚问世不久，尚未真正大规模应用于工程。

区别于以上3种基于宏电池测试技术的传感器，美国Virginia Technologies研发的ECI腐蚀监测系统则有了实质性的改进。该传感器可实现5个主要参数的测试，分别为线性极化电阻、开路电位、混凝土电阻、氯离子浓度、温度。基于微电池测试技术，采用氧化锰固体参比电极，通过测试碳钢工作电极的开路电位和线性极化电阻来判定钢筋的腐蚀状态；借助于银/氯化银参比电极，可实现氯离子浓度的监测；混凝土电阻率采用了更为合理的四电极测试技术，较阳极梯传感器的两电极法可信度更高[11-13]。该传感器的不足之处在于：（1）采用碳工作电极的开路电位和线性极化电阻来判定钢筋的腐蚀状态，仍无法避免混凝土在高湿缺氧状态下的自腐蚀电位负移，致使线性极化电阻失真，形成误判。因此，此传感器也不适用于水下混凝土结构的监测。（2）氯离子浓度的监测通过银/氯化银参比电极相对于氧化锰固体参比电极的电压来间接显示，不同混凝土材料其电压与氯离子浓度间的标定曲线不尽相同，海水中的其他卤素离子会影响银/氯化银参比电极工作性能；银/氯化银参比电极在混凝土中的耐久性与工作性能有待考验。（3）此传感器只能监测混凝土中某一深度处的腐蚀状态，因此，通常使传感器的碳钢工作电极顶面与主筋表面齐平。若要对整个腐蚀进程进行监测，则需在不同深度处放置传感器，如此便会大大增加监测成本。

3 国内研究现状

国内也有大量研究人员和机构进行混凝土耐久性传感器的研制和开发。近年来诞生的多项关于混凝土中钢筋腐蚀监测的发明专利在一定程度上反映了国内同行在这方面的不懈追求，也反映了这个研究领域活跃的现状。赵永韬[14]的发明涉及一种测试和分析材料耐腐蚀性能和钢筋腐蚀速度的仪器，可测量腐蚀体系的极化电阻、塔菲尔斜率等参数；宋晓冰等[15]公开的发明涉及一种钢筋混凝土构件中的钢筋腐蚀长期监测传感器，可用于直接对腐蚀发生的载体（钢筋）进行实时测量，确定腐蚀介质入侵锋面距离钢筋的距离；吴瑾等人[16]公开了一种基于光纤光栅的钢筋腐蚀监测方法，由光栅波长移动量及速率推断钢筋腐蚀程度与速率的关系；梁大开等人[17]的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，通过判断光栅是否发生了弯曲来推断钢筋腐蚀的程度与速率。中国国家金属腐蚀与防护国家重点实验室对金属锈蚀的在线无损腐蚀电化学监测技术进行了系统研究[18]，并开发了相应的电化学传感器等探测仪样机。吴文操[19]采用无线监测技术，研究改进了基于射频技术的钢筋腐蚀无线传感器，并进行了电路分析和传感器实验研究。

现阶段，对于氯离子浓度的监测主要基于银/氯化银参比电极来实现。但在实际应用中参比电极的稳定性与耐久性能仍有待验证。大量研究表明，混凝土中影响钢筋腐蚀电流密度的主要因素为温度、钢筋附近混凝土电阻、时间及钢筋附近氯离子浓度，Liu.T通过试验回归分析建立了如下计算模型。该项目拟通过大量试验数据建立氯离子浓度与腐蚀电流密度、温度、钢筋附近混凝土电阻、时间之间的映射关系，以期提出一种新的氯离子浓度监测技术。

式中：i为腐蚀电流密度，μA/cm2；Cl为氯离子浓度，kg/m3；T为环境温度，K；Rc为混凝土电阻，Ω；t为时间，a。

4 结语

该文对目前国内外在混凝土耐久性监测技术方面的研究现状进行了详细的阐述。该文旨在分析国内外在耐久性监测技术方面的讨论，指出各种传感技术的优缺点，为研究人员在耐久性监测传感器的研发方面提供新的思路。特别是对使用最为广泛的Anode-Ladder-System and Corrowatch System这两种传感器进行了深入分析，由于这两种传感器的检测原理是钢筋锈蚀半电池电位测试原理，因此该传感器受混凝土内部湿度影响较大。对于美国的ECI传感器，该文也进行了优缺点分析，特别是该传感器只能监测一个深度的耐久性劣化阐述，若要监测不同深度的耐久性劣化进程，则需布置多个传感器，如此将显著增加监测成本。最后，该文提出一个监测氯离子氯离子的间接方法，即通过监测混凝土内部温度、电阻率、钢筋电流密度等参数反算氯离子浓度。

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[14] 赵永韬.混凝土中钢筋腐蚀监测装置：中国，200610069705.4 [P].2006-22-222007.01.24

[15] 宋晓冰，刘西拉.钢筋混凝土构件中钢筋腐蚀长期监测传感器：中国，200610117060.7[P].2007-04-11.

[16] 吴瑾，李俊，高俊启.钢筋混凝土构件中钢筋腐蚀的检测方法：中国，200710019822.4[P].2007-08-01.

[17] 梁大开，王彦，周兵.长周期光纤光栅的钢筋腐蚀监测方法及其传感器：中国，200710021728.2[P].2007-16-26.

光纤传感技术论文范文第5篇

论文摘要数字化校园网的不断发展改变了校园的学习和生活，为学生创新能力的培养提供了一个崭新的环境。对校园网中出现的网络新技术进行阐述，继而论述其对创新环境建设所起的作用。 

 

创新人才的培养需要一个数字化的校园环境。数字化校园环境建设的基础是IT，而IT的发展有赖于持续的、无止境网络技术的发展。因此，网络新技术的发展会给数字化校园网创新性环境建设注入新的活力，从而为学生创新能力的培养提供一个不断变化发展的环境。 

 

校园网建设中出现的新一代网络技术 

 

随着计算机技术与通信技术的发展与融合，现代社会以前所未有的速度进入崭新的网络信息时代。网络技术是一个新老更替、优胜劣汰的发展过程，新技术、新方法的发展日新月异、层出不穷，新技术的发展是以应用为目的，因此以Internet为代表的新一代网络技术革命正逐步走近校园网的建设。 

一个复杂的计算机应用系统——物联网走近校园网 

物联网的完整定义是：指通过传感器、射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按照约定的协议，将任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络[1]。其目的是让所有的物品都与网络连接在一起，方便识别、管理和控制。 

物联网不仅仅提供了传感器的连接，其本身也具有智能处理的能力，能够对物体实施智能控制。物联网将传感器和智能处理相结合，利用云计算、模式识别等各种智能技术，扩充其应用领域。从传感器获得的海量信息中分析、加工和处理出有意义的数据，以适应不同用户的不同需求，发现新的应用领域和应用模式。目前，物联网已用于校园网的安防管理，着手建立基于校园网的信息管理平台。然而，随着传感技术的不断发展，物联网在学校的应用也将进一步深入。将物联网应用于专业教学和建设，为相关专业建立真正意义上的模拟实训基地提供技术保障成为可能。 

新一代网络技术——三网融合应用于校园网 

所谓三网融合是指电信网、有线电视网、和互联网的网络资源融合[2]。其目的是通过优化现有网络配置、综合利用、整合现有网络资源、采用全数字化连接、宽带数据交换与传输、高度集成业务、简化终端接口、智能化管理与控制等方式改造多媒体信息网络，向用户提供视频、数据、语音等多媒体信息服务。 

“三网融合”利用原有的电视设备对其进行改造，形成数字化电视网，实现宽带接入、程序下载、多应用多业务等功能。在此基础上电视网、电信网与互联网结合，相互补充，实现基于“三网融合”技术的校园网由光纤以太网、闭路电视网升级的HFC双向网络组成，即电视与广播子网采用数字技术与数字广播技术，把电视信号与广播信号转为IP包，在局域网内广播，形成校内的广播与电视台，网内任何一台电脑终端都可接收。 

无线局域网与3G入住校园 

无线局域网络（Wireless Local Area Networks，WLAN）是相当便利的数据传输系统，它利用射频（Radio Frequency，RF）的技术，取代旧式碍手碍脚的双绞铜线（Coaxial）所构成的局域网络，使得无线局域网络能利用简单的存取架构让用户透过它，达到“信息随身化，便利走天下”的理想境界。目前，无线网络已应用于高校校园分布较远的校区之间、分布不规则的校园建筑物和建筑物内部、会议厅、校园公共休息场所、教工宿舍楼及各学校与教研网中心的接入和互联。 

3G即三代移动通信技术（3rd-generation，3G），是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。3G的典型特征是能够同时提供语音及数据的高速无线移动服务，速率一般在几百kbps以上。校园网利用3G网络为基础建设，以TD-HSDPA网络作为主体网络，以WLAN网络覆盖方式对于宿舍、图书馆等室内热点地区进行辅助补充，使得“无线校园”网络具有灵活布设、高带宽和无线接入优势。 

新一代网络技术——云计算探索校园 

狭义云计算是指IT基础设施的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的资源；广义云计算是指服务的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的服务。它是网络中协同工作的一组虚拟的服务器群，通过网络强大支持，使计算分布在大量的分布式计算机上，而非本地计算机或远程服务器中，提供基础设施、平台和软件应用服务来实现特定连接后在网络中的分布式数据处理[3]。它是一种基础架构管理方法论：把大量的高度虚拟化的资源管理起来，组成一个大的资源池，用来统一提供服务（IBM）以公开的标准和服务为基础，以互联网为中心，提供安全、快速、便捷的数据存储和网络计算服务（Google）统一的特征。

云计算应用于校园网需要其提供IT基础架构，而不需购买昂贵的硬件设备。可以在信息传输的基础设施的建设上实现覆盖全面化、性能最优化、规模最大化、费用最低化，同时还能满足教育网络所需的实用性、稳定性、安全技术先进性等多方面需求。 

 

校园网中新技术对创新环境建设的影响 

 

在教育创新与创新教育的大背景下，需要建立创新教育环境，特别是学校创新环境。网络新技术应用于校园网的建设，改变了原有的校园教学、学习、生活环境，利用系统设计的思想将新技术运用于校园的创新环境建设成为可能。 

物联网建设智能化教学 

创新环境首先是课堂环境的创新。利用物联网对传统课堂和虚拟实验进行拓展：可以利用智能标签识别需要学习的对象，并且根据学生的学习行为记录，调整学习内容；建立泛在学习环境；在空间上和交互环节上，通过实地考察和实践，增强学生的体验。例如，实验教学中需要学生运用各种实验器材，可以为每种实验器材粘贴带有二维码的标签，学生看到这种器材后，除了可以知道它的名字，还可以用手机识别二维码从教学平台上获得其相关扩展内容。物联网还解决校园网的安全认证问题，创新性环境建设需要一个开放的网络资源系统，然而开放必然会引发不安全因素。而网络新技术物联网提供了校园安全认证。 

三网合一创建全面的资源利用平台 

三网融合进入校园是信息发展的必然趋势和推进信息化战略的必然选择。它充分利用已有的网络资源，在原有的视频网基础上采用数字技术改造，使其适应于IP网络。通过改造电视网络或终端，与电信网、互联网重新组成一个新的系统。新网络可以承载更多的业务、实现更多的功能，可以充分利用电视、广播、网上资源，通过各种方式得到最前沿的知识、技术，从而影响改变人的思维。创新环境的建设首先是教师和学生的思维观念的转变，三网融合实现了多种途径、方式获取知识。而且三网融合可以更充分利用现代网络技术开展远程教育，发挥优质教育资源的作用。 

无线网络与3G技术创造普适学习模式 

普适学习是普适计算环境下的学习方式，透过无所不在的运算环境，在任何时间、任何地点、任何设备提供给学习者持续而合适的学习资讯。普适学习的主要特征在于：永久性，易于获取，即时性，交互性，教学活动真实性，适应性，协作性。普适学习环境应该是多维度的，能提供视、听、读或者其结合，才能对知识有全面深刻的理解，才能超脱其原有学习情境，才能给人以更广阔深远的思考，继而扩展迁移到其他领域，实现创新。无线网络与3G技术实现了校园内随时随地都能上网，并且可以多人同时上网，并提供了更快的网速，创造了校园普适学习环境。 

云计算构建更新的网络学习环境 

云计算的服务模式是将设备的更新换代的任务交给了服务的提供者——数据中心的建立者或者是相关服务的提供商。这样，云计算模式就为教育领域扩展出一个崭新的学习空间，也为信息共享、信息协作和学习创造了一个全新的环境。即可以使学习者通过云计算提供的服务更好地利用信息资源和服务。 

 

结束语 

 

置身于最尖端的环境才能更好地创新。新一代网络技术在不断地发展，在校园网中的应用也在不断地深入。技术重在应用，随着网络新技术更好地发展，如何能更好的应用校园网创建校园的创新性环境值仍需要我们努力。 

 

参考文献 

[1]杨丙根.物联网在平安校园建设中的应用[J].无锡商业职业技术学院学报,2010(3):93-95