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光纖傳感技術論文范文第1篇

關鍵詞：隧道工程；光纖；監控量測；隧道施工；隧道火災；健康監測

傳統的傳感器是以應變－電壓為基礎，以電信號來反映結構應變的變化，并借助導線傳輸。因此，傳統傳感器易受到電磁場和使用環境的影響。另外，由于電阻傳感器和導線的金屬易腐蝕性，難以實現長期監測和實時監測。這些傳統傳感器的局限性嚴重地制約了其應用，無法滿足現代隧道建設中監控量測的需求，而以光纖傳感技術為基礎的光纖傳感器不但可以替代傳統傳感器的作用，還可以很好的彌補傳統傳感器的上述缺陷。

1光纖傳感器在隧道施工過程中監控量測

光纖傳感器以其材質和工作原理上的優越性，具有受環境干擾小，傳輸損耗低，連接方式豐富(可將多個傳感器并聯輸出)，導線價格低等優點，可以大大提高隧道監控量測的準確度和工作效率并可以降低工作風險和監測成本。隧道的監控量測包括必測項目和選測項目，其中的必測項目主要包括地質和支護狀況觀察、周邊位移、拱頂下沉和地表下沉。必測項目中的這四項在隧道的監控量測工作中一般均需要做測試，這些項目一般通過觀察、描述和光學測量儀器如水準儀、全站儀等進行監測，所以，隧道監控量測的必測項目一般不采用光纖應變傳感器。選測項目中的錨桿內力量測、圍巖體內位移量測、支護及襯砌內應力和表面應力量測、圍巖壓力及兩層支護間壓力量測、型鋼支撐內外力量測可以通過布設在待測點的光纖應變傳感器進行量測。光纖應變傳感器在這些項目上的應用不但可以高效準確的進行監控量測，還可以一直將監測工作隨著隧道從建設到運營進行長期全壽命實時監測，這一點具有傳統傳感器無法比擬的優勢。

2光纖傳感器在隧道火災報警系統中的應用

光纖的光柵柵距和折射率會因其周圍環境的溫度變化而發生變化，這種變化會對應地引發光纖光柵的反射譜以及透射譜的變化。通過解調儀將光纖光柵的反射譜或透射譜發生的變化檢測并讀取顯示出來，則得到了光纖光柵周圍環境溫度的變化數據，通過程序中設定的溫度控制閥值和報警裝置就可以對隧道內的溫度進行實時監測和火災報警。

(1)隧道內火災發生的原因。隧道火災一般由車輛、貨物的著火以及交通事故起火而引發，而車輛油箱內的燃油和車輛所載易燃貨物則為火災的發生提供了物質條件。隧道內部發生火災后，燃油和貨物的燃燒會迅速釋放出大量的熱，并伴有大量的有毒氣體和濃煙霧，同時隧道內部溫度隨之而迅速升高。

(2)光纖傳感器的系統組成。光纖光柵感溫火災報警系統主要是針對所監測隧道內部溫度的異常升高進行實時測量，顯示溫度并判斷溫度是否過高而進行及時報警。主要由光纖光柵感溫探測器、解調系統、報警裝置、傳輸光纜和計算機組成。

(3)光纖傳感器在隧道內的布設和安裝。光纖傳感器在隧道內部的布設間距應根據隧道的長度來計算確定，間距太密造成工作量和成本的的浪費，太疏則會影響火災探測的靈敏度和準確率。當隧道長度介于500m和10000m之間時，光纖傳感器的縱向間距不能大于7m;當隧道長度超過10000m時，光纖傳感器的縱向間距不能大于8m。光纖傳感器應布置于距離隧道拱頂20cm左右的位置，并沿隧道縱向呈直線排列。光纖傳感器應在隧道拱頂沿縱向用鋼絞線進行固定，以便在不影響隧道內交通的情況下有效監測和預報火災。對于長隧道和隧道群，由于工作人員觀察室距離傳感器距離較遠，通常需要將光纖傳感器測得的溫度信號通過光纜遠程傳輸到設備處理器，所以其布設方法和連接方式應按照隧道內車道數的不同而采取不同的方式方法。對于單車道和雙車道的交通隧道，光纖傳感器可在隧道內斷面中央進行單排縱向布設;而當隧道行車道數量多于2時，光纖傳感器在隧道內斷面中央應按照雙排進行縱向布設。雙排布設時，兩排傳感器應交錯布置，以便增大光纖傳感器的感應機會。

3光纖傳感器在隧道健康監測中的應用

隧道健康運營過程中最主要的病害就是隧道的襯砌結構劣化，其表現為襯砌的開裂、掉塊、錯臺、和滲漏水等方面。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，如不及時發現和處治還會誘發其他更為嚴重的病害，甚至會縮減隧道的使用壽命。因此對隧道二次襯砌的全壽命監測就顯得尤為重要。隧道二次襯砌病害的傳統檢測技術主要通過地質雷達、地震波法、CT等實現，這些方法可探明某時某刻隧道襯砌的情況和其周圍的圍巖情況，但無法對隧道內襯砌和圍巖情況的變化進行實時監測和報警，同時傳統監測由于需要組織大量人員設備進入隧道進行監測工作，不可避免的會影響甚至中段隧道交通。分布式光纖傳感技術具有遠程、精度高、耐久性、實時性和成本低等特點，將其布設在二次襯砌之中可對隧道襯砌結構的健康情況進行長期、實時的監測。該技術可自動進行，不會對交通造成干擾，并且其實時輸出的數據信息可以讓隧道工作人員隨時掌握隧道的健康狀況。光纖監測網的布設需要對隧道的圍巖等級、圍巖應力水平及經濟性等進行綜合考慮。沿隧道橫斷面布設的光纖傳感器應根據圍巖等級來確定其布設的環向間距，即傳感器的環向間距應隨著隧道圍巖等級的增大而相應減小，并在隧道洞口附近適當加密布設。布設好光線監測網后，根據傳輸需要將傳感器按照一定的連接方式組合，通過光纜將光線應變傳感器連接到解調儀上進行監測。

4結論

光纖應變傳感器以其相較于傳統傳感器的諸多優勢而被廣泛應用于隧道中。在隧道施工過程中，光纖應變傳感器可以準確監測隧道結構的受力和變形情況，從而為隧道的安全施工保駕護航;在隧道火災檢測報警方面，光纖傳感器以其自動化和網絡化的特點提供良好的服務，從而預防火災和減少火災造成的損失;在隧道健康監測方面，光纖傳感器可以實時監測隧道襯砌結構并進行長距離傳輸，從而使隧道的全壽命健康診斷與評估成為了可能。

參考文獻

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［2］黃尚廉．光纖應變傳感器及其在結構健康監測中的應用［J］．測試技術，2004．

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［4］朱麗娟．軌道交通區間隧道感溫光纖系統設置及應用［J］．山西建筑，2013．

［5］付華．光纖布拉格光柵傳感技術在隧道火災監測中的應用研究［J］．傳感技術學報，2013．

［6］陳濤．光纖傳感技術在火災監測中的應用研究［D］．武漢理工大學碩士學位論文，2009．

光纖傳感技術論文范文第2篇

本書為第11屆意大利傳感器與微系統會議的論文集，其中精選了具有代表性的會議論文。這次會議展示了在傳感器與微系統領域的理論模擬與實際應用的最新成果。傳感器與微系統是一個新興的交叉學科，其涉及到物理、化學、材料科學以及生命科學等領域。

本書共分為六部分，第一部分為化學傳感器，主要介紹了：可調諧二極管激光光譜儀原位測量平流層微量氣體；四苯基卟啉在高有序熱解石墨上的組裝：前所未有的吸附壓縮驅動的雙層模式組裝；一種室溫下的基于鉑／氧化銥復合物的氧氣傳感器；聚合物涂層的長周期光柵作為高靈敏度化學傳感器；用于低溫下檢測氫氣的光纖傳感器；溶劑對復合薄膜形貌和傳感特性的影響；納米鈦對氣體的傳感性質；基于二元金屬的碳水化合物傳感裝置；一種快速檢測牛奶中M1黃曲霉素的便攜式熒光計；利用光學傳感器檢測橄欖油的質量；質量標準體系在計劃、設計和實現厚膜氣體檢測器中的應用；基于單壁碳納米管的光纖傳感器；合成且表征用于二氧化氮檢測的納米材料；鉑金元素作為覆蓋層的P型一氧化鈦薄膜用于對氫氣的檢測；包含銀納米簇的氟化聚亞酰胺納米復合薄膜用于對有機氣體的光學檢測等等。第二部分為物理傳感器，主要介紹了荒蕪環境中的固體定位風速計；一種具有濺射內核的二維平面磁通量閥門；一種用于探測RF電場的光學探針；通過拉曼散射來測量多孔硅結構的應力；對熱傳感器的一種十分有效的計算機模擬模型；對硅化鉻應力傳感器的認識。第三部分為生物傳感器，主要介紹了基于不定型硅基器件檢測DNA分子；抑制酪氨酸酶的有機相酶傳感器；用于人瘤病毒檢測的DNA壓電生物傳感器；用于檢測硬質小麥安全型的用戶友好的電化學手持設備；采用SPR成像技術來研究DNA―DNA生物分子的相互作用。第四部分為微米納米技術，主要介紹了實驗室芯片技術對基因進行分析；利用硅基玻璃芯片對化學物質進行快速光學檢測；采用不同導電納米顆粒來控制復合材料聚合物的傳感性質；采用電化學刻蝕硅片的方法制備嵌入式微通道；采用超聲束沉積方式制備具有氣體傳感的金屬氧化物／有機物雜化材料；聚焦離子束刻蝕用于氣體傳感技術；一種模擬IPMC傳感器的軟件工具；對印跡二氧化鈦納米粒子的合成與表征；機車安全與舒適度測量；懸臂梁的強制型阻尼振動。第五部分為傳感器陣列和多重傳感系統，主要介紹了整合型微重力化學物質檢測裝置；采用雜化電子鼻原位檢測硫質噴氣孔火山口噴發的火山氣體；對主要公路旁的漂浮粒子和氧化氮化合物的檢測；多傳感器布局在敵對環境中的機器人。第六部分為傳感器網絡和對傳感器的數據分析，主要介紹了對于無線傳感器網絡的概覽：對ZGIGBEE網絡架構一瞥；動態場景下塵埃傳感器網絡：在城市環境中普遍應用性能的研究；一種配置了IEEE 802.15.4的移動設備的便攜式軟件工具；一種神經光譜分類的光學傳感器；對城市環境污染檢測無線網絡設備的設計；應用多傳感器微型化系統對橄欖油進行評價。

本書幾乎涵蓋了傳感器方面的所有方向，包括化學、物理、生物以及傳感器構架等等。相信從事任何傳感器研究方向的科研人員都會在本書中找到有參考價值的內容。

光纖傳感技術論文范文第3篇

關鍵詞：光纖通訊 教學改革 課程設置

中圖分類號：G642         文獻標識碼：A        文章編號：1674-2117（2014）14-00-02

 近年來，我國信息技術飛速發展，帶來了信息科技與技術高速發展的時代。信息科技產業發展的重點是光纖通信技術，它是一門飛速發展的技術學科。為了適應信息科技飛速發展和通信行業對人才需求的變化，我國許多高等學府都設立了光電信息通信類的專業。這些專業都以光信息科學技術為核心。光信息科學是一門綜合性很強的學科，它包括光子技術、電子技術、通信技術和信息技術等。

光纖是大量信息傳輸的重要媒介和人們實現信息獲取的重要途徑。因此，在其專業課程的設置中，專業的核心主干課程應為光纖類課程，它既是專業類課程也是學科上的特色課程。我國高等學府對光纖傳輸的物理基礎和光纖技術的應用進行全面的闡述并都設置了光纖類學科的課程。但是，由于光纖類學科課程在教學內容、課程設置上與社會所需人才培養上存在著一些問題，致使此類學科的改革刻不容緩。

1 光纖類學科課程體系的構建

當今社會經濟、政治都發生了深刻的變化以及科技飛速的發展導致光電通信行業對人才的需求越來越多樣化。多樣化的人才需求促使我國的高等教育要實行改革，要向基礎化和綜合化的方向不斷地發展。在人才培養上要加強專業基礎理論的設置、擴寬專業口徑的學習和素質教育。要實現寬口徑、厚基礎、強素質、廣適應的信息人才的培養[1]。

1.1 光纖光學是獲取信息的物理基礎

專業的基礎學科是培養過程中傳授學科的基礎知識，是高等教育的基本工作。在人才培養的過程中高等學府設置基礎課程“光纖光學”，為學生提供寬厚的光導纖維的基礎理論知識，討論傳輸的模式理論、模耦合理論和光纖的傳輸特性。在這門專業基礎課程的教學中，我們要著重強調基本理論的講解。基本理論是整個學科的基礎，在講解上要盡量運用實例進行分析，這樣才能讓學生更加透徹地了解基本概念。理論是應用的基礎，只有理論牢固，才能更好地學習以后的光纖技術應用的課程。

1.2 光纖通信和光纖傳感是光纖技術的應用

光纖技術從信息領域的角度考察，主要是設計兩個方面的內容，即信息的傳輸和采集。信息的傳輸是屬于光纖通信技術，而信息的采集則是屬于光纖傳感技術。為了緊跟信息技術的發展，高等學府在教學設計和教學內容的設置上，應隨著光纖信息技術的發展而發生變化。在課程設置上應有正確的定位，要通過光纖的基本原理和光器件原理對通訊網絡進行闡述和講解，使學生能夠掌握光纖通信的基本原理。只有在原理的基礎上方能夠對信息的傳播和采集有深刻的理解。總之在課程的設置上要把握研究光信息科學發展的基本規律與技術專業人才培養的機制，要以科學的方法為基礎，更要把握國內外光纖類學科設置的現狀、問題以及趨勢，調整光纖類課程的結構體系，建立起基礎性強、可操作性強的光纖類學科課程體系[2]。

2 教學課程內容的組織和融合

光纖通訊的人才是具有創新思維和創新能力的高素質、高能力的復合型人才。在光纖系列課程的設置上要針對以上特點并根據光電信息專業人才所需的知識、技術和能力從整體的高度打破傳統的教學模式和課程體系，根據行業所需的人才設置光纖類學科課程，進而將其具體化。此外，還應該解決原來各課程中對單一對象和知識進行整合的問題，避免其內容的重復化，重新建立課程結構體系和內容，將教學的內容有機的結合，使其更加豐富。

2.1 理論教學內容的設置

由于光信息科學的發展有著自身的規律，在光纖通訊的課程的設置上要符合這一規律。在課程設置上要將光纖結構知識模塊化，只有將其具體的模塊化才能更加清晰地進行課程設置，具體分為以下模塊：光纖傳輸理論模塊、光纖特性模塊、光纖器模塊、光纖通信原理模塊、光纖通信技術模塊、光纖傳感原理模塊和光纖傳感應用模塊。見表1。

通過對光纖光學、光纖通訊原理與技術、光纖傳感測試技術等三個課程的教學內容進行重新的組織和編排，使這三個課程相輔相成，形成一體。在對各個課程體系安排的同時要對每個課程的側重點進行明顯的突出，使其做到特點鮮明、協調統一。

2.2 實驗教學內容的設置

現代人才的培養不僅要強調基礎知識、對其創新意識和動手能力都有著一定的要求。實踐教學過程已經成為理工科培養人才的重要環節。光信息學科是一門理論與技術相結合的新型學科，對于教學內容的設置上既要有理論知識，同時也要重視實驗教學項目。在實驗課程的設置上，好的實驗儀器是必不可少的，如應配備光纖熔接機、光時域反射儀、光纖信息及傳感實驗系統等[3]。

（1）光纖基礎操作實驗。光纖基礎實驗是學生要掌握的基本實驗內容。在實操時要在一定程度上能操作整個實驗，這是這個學科實操的重點。基本操作實驗是指：光纖數值孔徑的性質和測量實驗；管線傳輸耗損性質與測量實驗、光源與光纖耦合方法實驗、光纖可調衰減器特性實驗、光纖隔離器特性及參數實驗、半導體激光器和發光二極管特性測試實驗、模擬信號光纖傳輸實驗、數字信號光纖傳輸實驗等基礎的實驗項目。這些實驗都是本學科的基礎，對學生了解光纖的基礎知識有著重要的幫助，應將其內容設置到教學的課程中，要求學生能夠掌握。

（2）特種光纖及模式功率分布傳感原理實驗、光纖分束器參數及MZ干涉儀原理實驗、光纖傳感的壓力測量實驗等。這里技術光纖技術實驗的內容都為必修的實驗內容。

在實驗的操作中學校要給學生提供方便，對儀器的操作教師都應盡量地進行實際的指導，并對實驗室進行全面開放，幫助學生進行仿真模擬實驗。還可以根據學生的特點和興趣點，選擇一些實驗項目或者以組單位自己搭建實驗系統，這樣不僅能夠提高高校儀器是使用率，更重要的是培養學生做實驗的興趣和提升學生實際操作的能力[4]。

綜上所述，光纖通訊是一個綜合性強的學科，對理論和實際操作的能力都有著一定的要求。我們在該學科的設置上要符合光信息科學發展的基本規律，還要結合光信息科學與技術專業人才培養的機制。更要把握我國光纖教學現狀以及問題，根據實際情況，構建適合光纖類課程的結構體系。在整個課程的設置方面要強調基礎、突出應用。要將理論基礎與實踐教學相融合，同時教學改革思路也要遵循該原則對整個課程進行設置。要加強實驗環節，要運用多種教學手段進行創新教育，使學生對原理知識理解的同時，努力提高對應用環節的操作，培養其動手的能力，使其學以致用。同時要有特色的教學內容，讓學生對光纖通訊技術產生興趣，把枯燥的知識變得有趣，使其適應社會的需求。

參考文獻：

[1]敖,馬春波,朱勇,敖發良.光纖通信課程教學改革探討[J].廣西教育,2012(11):37-38.

[2]苗逢春.信息及通訊技術與課程教學整合的國際趨勢與借鑒[J].基礎教育課程,2012(08):9-14.

光纖傳感技術論文范文第4篇

關鍵詞：混凝土 氯離子 傳感器 鋼筋銹蝕

中圖分類號：TU37 文獻標識碼：A 文章編號：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

筋混凝土作為一種經濟實用的橋梁建筑材料在沿海橋梁工程中廣泛應用，其中氯離子侵入、鋼筋銹蝕、重載等問題已成為影響結構安全、耐久、高效運營的主要因素[1]。基礎設施遭遇環境破壞的情況在世界許多地區是嚴重的、大量存在的問題，并且已經逐漸成為一個經濟問題。其中，鋼筋銹蝕是影響鋼筋混凝土基礎設施耐久性的主導、關鍵因素[2-3]。以美國為例，二十世紀五六十年代前是其基礎設施大規模興建時期，而二十世紀七八十年代后，美國步入了大規模基礎設施修復時期。美國1991年的調查統計表明，每年基礎設施的修復費用，已經占據基礎設施固定資產的10%，美國鋼筋混凝土銹蝕的修復費每年高達2 500億美元，其中1 550億美元花在橋梁上。在我國，混凝土耐久性問題也同樣十分嚴重，20世紀90年前我國修建的海港工程，一般使用10～20年就會出現嚴重的鋼筋銹蝕，80%以上的港口基本都發生了嚴重的鋼筋銹蝕破壞，結構使用壽命基本達不到設計要求[4]。

美國學者用“五倍定律”形象地說明混凝土結構耐久性的嚴重性，特別是設計對耐久性問題的重要性[4]。設計時，對新建項目在鋼筋防護方面，每節省1美元，則發現鋼筋銹蝕時采取措施多追加5美元，混凝土開裂時多追加維護費用25美元，嚴重破壞時多追加維護費用125美元。

在海洋環境混凝土結構耐久性研究領域，雖然國內外都已經在腐蝕機理、修補、防護和耐久性設計等方面取得了大量的成果，但由于該問題的復雜性，目前在結構設計標準中還只能通過對混凝土配比、保護層厚度以及其它一些構造措施來間接反映結構對使用壽命的要求。對于重要的基礎設施工程，欲達到100年或以上的使用年限，國際上尚缺乏普遍認可的基于可靠度的設計理論，發達國家目前的做法是對基于持續動態獲得的結構原體耐久性關鍵參數進行“耐久性再設計”，其實施前提就是動態獲得結構原體耐久性關鍵參數的信息反饋。因為再好的設計和措施都不能期望能夠預見在長達百年服役期內的所有環境負荷及其耦合作用。

因此，對于沿海橋梁工程，有必要建立一套完善的結構耐久性監測系統，可以獲得混凝土結構耐久性下降、強度退化的關鍵數據，進行耐久性再設計，提前做好防腐措施。對于難以到達的結構，如水下基礎、跨海橋梁基礎、海底隧道等，腐蝕監測更是其他檢測手段無法替代的。目前國內在橋梁的變形等監測方便已經有了很多成熟的傳感器和檢測手段，但是對于耐久性傳感器的開發和耐久性監測的研究尚屬空白。為了提高我國的工程質量，建設百年工程，發展耐久性監測系統是非常有意義也非常必要的。

1 沿海環境混凝土腐蝕監測原理

混凝土是一種高堿性環境（pH值約在13左右），鋼筋在這種環境下表面形成鈍態膜，因此其腐蝕速率非常低。但是當鋼筋混凝土被Clˉ污染時，如海洋環境或者橋梁結構冬季灑除冰鹽后，Clˉ通過混凝土表面的空隙逐漸擴散至鋼筋表面，Clˉ可以破壞鋼筋的表面鈍性，鋼筋由鈍態轉為活性態，當鋼筋脫鈍后，如果還存在侵蝕條件，則鋼筋陽極處就失去電子生銹，鋼筋進入腐蝕階段。鋼筋的腐蝕產物多為Fe3O4等氧化物，其體積遠遠大于產生這些產物的鋼的體積，因此產生了內應力，使混凝土開裂。混凝土耐久性下降，性能退化可分為幾個階段，見圖1。

國內目前主要依靠實驗室快速試驗獲取的參數以及現場同條件構件破損程度檢測間接預測結構使用壽命，但由于存在各種不確定因素，預測精度難以保證，而且存在無法動態反饋的缺點。但如果在混凝土結構內部埋入能監測整個氯離子侵蝕過程的傳感器，動態地、長期地獲得混凝土腐蝕進展情況及一些關鍵參數的信息反饋，那么就可以做到精確預測。一旦壽命預測結果小于設計年限，就可以對結構進行耐久性再設計，及時啟動腐蝕防護預案，并繼續對前鋒面進行監測，以確認腐蝕保護措施的效果。

2 國外研究現狀

20世紀80年代末，歐洲開始研發腐蝕監測系統，其中有德國S+R SensorTech公司的梯形陽極混凝土結構預埋式腐蝕監測傳感系統（Anode-Ladder-System，見圖2）和丹麥的FORCE Technology公司的環形多探頭陽極混凝土結構腐蝕監測系統（Nagel-System，見圖3），這兩個系統在歐洲及非洲很多大型混凝土結構工程中得到了應用。兩者的共同原理都是把傳感器安裝在結構內部，根據不同高度陽極的脫鈍腐蝕情況來提前預警鋼筋的腐蝕時間。

對于以上兩種傳感器，不同高度陽極的脫鈍判據基于電化學宏電池腐蝕原理[5-6]。然而，大量研究表明，當混凝土內部相對濕度處于一般或較低水平時，由于混凝土電阻率較大，電化學微電池腐蝕占據主導地位；只有當混凝土內部相對濕度很大（大于90%）時，宏電池腐蝕才成為主控因素[7-8]，但過大的內部濕度會導致陽極表面電子聚集引起自腐蝕電位顯著負移，即使陽極處于鈍化態，測試得到的宏電流仍會顯著增加，表現出已經脫鈍的假象[9-10]。因此，宏電流測試技術只適用于一般濕度條件，且要求陰陽極間距很小，否則由于混凝土電阻的影響會造成測試得到的宏電流數值較小，不容易判斷鋼筋腐蝕的情況；特別是對于水下區混凝土的腐蝕監測，以上兩種傳感器并不適用。

基于德國梯形陽極檢測原理，近些年加拿大的ROCKTEST公司開發了SENSCORE腐蝕監測系統（見圖4），不過這套系統剛剛問世不久，尚未真正大規模應用于工程。

區別于以上3種基于宏電池測試技術的傳感器，美國Virginia Technologies研發的ECI腐蝕監測系統則有了實質性的改進。該傳感器可實現5個主要參數的測試，分別為線性極化電阻、開路電位、混凝土電阻、氯離子濃度、溫度。基于微電池測試技術，采用氧化錳固體參比電極，通過測試碳鋼工作電極的開路電位和線性極化電阻來判定鋼筋的腐蝕狀態；借助于銀/氯化銀參比電極，可實現氯離子濃度的監測；混凝土電阻率采用了更為合理的四電極測試技術，較陽極梯傳感器的兩電極法可信度更高[11-13]。該傳感器的不足之處在于：（1）采用碳工作電極的開路電位和線性極化電阻來判定鋼筋的腐蝕狀態，仍無法避免混凝土在高濕缺氧狀態下的自腐蝕電位負移，致使線性極化電阻失真，形成誤判。因此，此傳感器也不適用于水下混凝土結構的監測。（2）氯離子濃度的監測通過銀/氯化銀參比電極相對于氧化錳固體參比電極的電壓來間接顯示，不同混凝土材料其電壓與氯離子濃度間的標定曲線不盡相同，海水中的其他鹵素離子會影響銀/氯化銀參比電極工作性能；銀/氯化銀參比電極在混凝土中的耐久性與工作性能有待考驗。（3）此傳感器只能監測混凝土中某一深度處的腐蝕狀態，因此，通常使傳感器的碳鋼工作電極頂面與主筋表面齊平。若要對整個腐蝕進程進行監測，則需在不同深度處放置傳感器，如此便會大大增加監測成本。

3 國內研究現狀

國內也有大量研究人員和機構進行混凝土耐久性傳感器的研制和開發。近年來誕生的多項關于混凝土中鋼筋腐蝕監測的發明專利在一定程度上反映了國內同行在這方面的不懈追求，也反映了這個研究領域活躍的現狀。趙永韜[14]的發明涉及一種測試和分析材料耐腐蝕性能和鋼筋腐蝕速度的儀器，可測量腐蝕體系的極化電阻、塔菲爾斜率等參數；宋曉冰等[15]公開的發明涉及一種鋼筋混凝土構件中的鋼筋腐蝕長期監測傳感器，可用于直接對腐蝕發生的載體（鋼筋）進行實時測量，確定腐蝕介質入侵鋒面距離鋼筋的距離；吳瑾等人[16]公開了一種基于光纖光柵的鋼筋腐蝕監測方法，由光柵波長移動量及速率推斷鋼筋腐蝕程度與速率的關系；梁大開等人[17]的發明涉及長周期光纖光柵的鋼筋腐蝕監測方法及其傳感器，通過判斷光柵是否發生了彎曲來推斷鋼筋腐蝕的程度與速率。中國國家金屬腐蝕與防護國家重點實驗室對金屬銹蝕的在線無損腐蝕電化學監測技術進行了系統研究[18]，并開發了相應的電化學傳感器等探測儀樣機。吳文操[19]采用無線監測技術，研究改進了基于射頻技術的鋼筋腐蝕無線傳感器，并進行了電路分析和傳感器實驗研究。

現階段，對于氯離子濃度的監測主要基于銀/氯化銀參比電極來實現。但在實際應用中參比電極的穩定性與耐久性能仍有待驗證。大量研究表明，混凝土中影響鋼筋腐蝕電流密度的主要因素為溫度、鋼筋附近混凝土電阻、時間及鋼筋附近氯離子濃度，Liu.T通過試驗回歸分析建立了如下計算模型。該項目擬通過大量試驗數據建立氯離子濃度與腐蝕電流密度、溫度、鋼筋附近混凝土電阻、時間之間的映射關系，以期提出一種新的氯離子濃度監測技術。

式中：i為腐蝕電流密度，μA/cm2；Cl為氯離子濃度，kg/m3；T為環境溫度，K；Rc為混凝土電阻，Ω；t為時間，a。

4 結語

該文對目前國內外在混凝土耐久性監測技術方面的研究現狀進行了詳細的闡述。該文旨在分析國內外在耐久性監測技術方面的討論，指出各種傳感技術的優缺點，為研究人員在耐久性監測傳感器的研發方面提供新的思路。特別是對使用最為廣泛的Anode-Ladder-System and Corrowatch System這兩種傳感器進行了深入分析，由于這兩種傳感器的檢測原理是鋼筋銹蝕半電池電位測試原理，因此該傳感器受混凝土內部濕度影響較大。對于美國的ECI傳感器，該文也進行了優缺點分析，特別是該傳感器只能監測一個深度的耐久性劣化闡述，若要監測不同深度的耐久性劣化進程，則需布置多個傳感器，如此將顯著增加監測成本。最后，該文提出一個監測氯離子氯離子的間接方法，即通過監測混凝土內部溫度、電阻率、鋼筋電流密度等參數反算氯離子濃度。

參考文獻

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光纖傳感技術論文范文第5篇

論文摘要數字化校園網的不斷發展改變了校園的學習和生活，為學生創新能力的培養提供了一個嶄新的環境。對校園網中出現的網絡新技術進行闡述，繼而論述其對創新環境建設所起的作用。 

 

創新人才的培養需要一個數字化的校園環境。數字化校園環境建設的基礎是IT，而IT的發展有賴于持續的、無止境網絡技術的發展。因此，網絡新技術的發展會給數字化校園網創新性環境建設注入新的活力，從而為學生創新能力的培養提供一個不斷變化發展的環境。 

 

校園網建設中出現的新一代網絡技術 

 

隨著計算機技術與通信技術的發展與融合，現代社會以前所未有的速度進入嶄新的網絡信息時代。網絡技術是一個新老更替、優勝劣汰的發展過程，新技術、新方法的發展日新月異、層出不窮，新技術的發展是以應用為目的，因此以Internet為代表的新一代網絡技術革命正逐步走近校園網的建設。 

一個復雜的計算機應用系統——物聯網走近校園網 

物聯網的完整定義是：指通過傳感器、射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按照約定的協議，將任何物品與互聯網相連接，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡[1]。其目的是讓所有的物品都與網絡連接在一起，方便識別、管理和控制。 

物聯網不僅僅提供了傳感器的連接，其本身也具有智能處理的能力，能夠對物體實施智能控制。物聯網將傳感器和智能處理相結合，利用云計算、模式識別等各種智能技術，擴充其應用領域。從傳感器獲得的海量信息中分析、加工和處理出有意義的數據，以適應不同用戶的不同需求，發現新的應用領域和應用模式。目前，物聯網已用于校園網的安防管理，著手建立基于校園網的信息管理平臺。然而，隨著傳感技術的不斷發展，物聯網在學校的應用也將進一步深入。將物聯網應用于專業教學和建設，為相關專業建立真正意義上的模擬實訓基地提供技術保障成為可能。 

新一代網絡技術——三網融合應用于校園網 

所謂三網融合是指電信網、有線電視網、和互聯網的網絡資源融合[2]。其目的是通過優化現有網絡配置、綜合利用、整合現有網絡資源、采用全數字化連接、寬帶數據交換與傳輸、高度集成業務、簡化終端接口、智能化管理與控制等方式改造多媒體信息網絡，向用戶提供視頻、數據、語音等多媒體信息服務。 

“三網融合”利用原有的電視設備對其進行改造，形成數字化電視網，實現寬帶接入、程序下載、多應用多業務等功能。在此基礎上電視網、電信網與互聯網結合，相互補充，實現基于“三網融合”技術的校園網由光纖以太網、閉路電視網升級的HFC雙向網絡組成，即電視與廣播子網采用數字技術與數字廣播技術，把電視信號與廣播信號轉為IP包，在局域網內廣播，形成校內的廣播與電視臺，網內任何一臺電腦終端都可接收。 

無線局域網與3G入住校園 

無線局域網絡（Wireless Local Area Networks，WLAN）是相當便利的數據傳輸系統，它利用射頻（Radio Frequency，RF）的技術，取代舊式礙手礙腳的雙絞銅線（Coaxial）所構成的局域網絡，使得無線局域網絡能利用簡單的存取架構讓用戶透過它，達到“信息隨身化，便利走天下”的理想境界。目前，無線網絡已應用于高校校園分布較遠的校區之間、分布不規則的校園建筑物和建筑物內部、會議廳、校園公共休息場所、教工宿舍樓及各學校與教研網中心的接入和互聯。 

3G即三代移動通信技術（3rd-generation，3G），是指支持高速數據傳輸的蜂窩移動通訊技術。3G的典型特征是能夠同時提供語音及數據的高速無線移動服務，速率一般在幾百kbps以上。校園網利用3G網絡為基礎建設，以TD-HSDPA網絡作為主體網絡，以WLAN網絡覆蓋方式對于宿舍、圖書館等室內熱點地區進行輔助補充，使得“無線校園”網絡具有靈活布設、高帶寬和無線接入優勢。 

新一代網絡技術——云計算探索校園 

狹義云計算是指IT基礎設施的交付和使用模式，指通過網絡以按需、易擴展的方式獲得所需的資源；廣義云計算是指服務的交付和使用模式，指通過網絡以按需、易擴展的方式獲得所需的服務。它是網絡中協同工作的一組虛擬的服務器群，通過網絡強大支持，使計算分布在大量的分布式計算機上，而非本地計算機或遠程服務器中，提供基礎設施、平臺和軟件應用服務來實現特定連接后在網絡中的分布式數據處理[3]。它是一種基礎架構管理方法論：把大量的高度虛擬化的資源管理起來，組成一個大的資源池，用來統一提供服務（IBM）以公開的標準和服務為基礎，以互聯網為中心，提供安全、快速、便捷的數據存儲和網絡計算服務（Google）統一的特征。

云計算應用于校園網需要其提供IT基礎架構，而不需購買昂貴的硬件設備。可以在信息傳輸的基礎設施的建設上實現覆蓋全面化、性能最優化、規模最大化、費用最低化，同時還能滿足教育網絡所需的實用性、穩定性、安全技術先進性等多方面需求。 

 

校園網中新技術對創新環境建設的影響 

 

在教育創新與創新教育的大背景下，需要建立創新教育環境，特別是學校創新環境。網絡新技術應用于校園網的建設，改變了原有的校園教學、學習、生活環境，利用系統設計的思想將新技術運用于校園的創新環境建設成為可能。 

物聯網建設智能化教學 

創新環境首先是課堂環境的創新。利用物聯網對傳統課堂和虛擬實驗進行拓展：可以利用智能標簽識別需要學習的對象，并且根據學生的學習行為記錄，調整學習內容；建立泛在學習環境；在空間上和交互環節上，通過實地考察和實踐，增強學生的體驗。例如，實驗教學中需要學生運用各種實驗器材，可以為每種實驗器材粘貼帶有二維碼的標簽，學生看到這種器材后，除了可以知道它的名字，還可以用手機識別二維碼從教學平臺上獲得其相關擴展內容。物聯網還解決校園網的安全認證問題，創新性環境建設需要一個開放的網絡資源系統，然而開放必然會引發不安全因素。而網絡新技術物聯網提供了校園安全認證。 

三網合一創建全面的資源利用平臺 

三網融合進入校園是信息發展的必然趨勢和推進信息化戰略的必然選擇。它充分利用已有的網絡資源，在原有的視頻網基礎上采用數字技術改造，使其適應于IP網絡。通過改造電視網絡或終端，與電信網、互聯網重新組成一個新的系統。新網絡可以承載更多的業務、實現更多的功能，可以充分利用電視、廣播、網上資源，通過各種方式得到最前沿的知識、技術，從而影響改變人的思維。創新環境的建設首先是教師和學生的思維觀念的轉變，三網融合實現了多種途徑、方式獲取知識。而且三網融合可以更充分利用現代網絡技術開展遠程教育，發揮優質教育資源的作用。 

無線網絡與3G技術創造普適學習模式 

普適學習是普適計算環境下的學習方式，透過無所不在的運算環境，在任何時間、任何地點、任何設備提供給學習者持續而合適的學習資訊。普適學習的主要特征在于：永久性，易于獲取，即時性，交互性，教學活動真實性，適應性，協作性。普適學習環境應該是多維度的，能提供視、聽、讀或者其結合，才能對知識有全面深刻的理解，才能超脫其原有學習情境，才能給人以更廣闊深遠的思考，繼而擴展遷移到其他領域，實現創新。無線網絡與3G技術實現了校園內隨時隨地都能上網，并且可以多人同時上網，并提供了更快的網速，創造了校園普適學習環境。 

云計算構建更新的網絡學習環境 

云計算的服務模式是將設備的更新換代的任務交給了服務的提供者——數據中心的建立者或者是相關服務的提供商。這樣，云計算模式就為教育領域擴展出一個嶄新的學習空間，也為信息共享、信息協作和學習創造了一個全新的環境。即可以使學習者通過云計算提供的服務更好地利用信息資源和服務。 

 

結束語 

 

置身于最尖端的環境才能更好地創新。新一代網絡技術在不斷地發展，在校園網中的應用也在不斷地深入。技術重在應用，隨著網絡新技術更好地發展，如何能更好的應用校園網創建校園的創新性環境值仍需要我們努力。 

 

參考文獻 

[1]楊丙根.物聯網在平安校園建設中的應用[J].無錫商業職業技術學院學報,2010(3):93-95