光纤光栅传感器在公路健康监测中的应用研究

　　1. 在沥青层铺设过程中温度可达160℃。

　　2. 在施工过程中，每层受到的压力达20t 以上。

　　3. 由于沥青层随着环境温度变化，其强度变化明显。传感器需要能真实反映沥青层应变。所以传感器在埋入过程中的成活率是最关键的问题。

　　首先为了解决高温的问题，传感器本身采用不锈钢材料封装，尾纤采用抗高温铠装光缆。为了使传感器在强压力下仍然能继续工作，并且和沥青层比较好的配合，能真实反映沥青层挠度，我们在设计传感器外形的时候采用的方法是增加沥青层与传感器的接触面积。我们对传感器的封装设计提出两种方案：

　　2．1 H 形FBGS-H 沥青计

　　装配图与实物图如下：

　　2．2 圆型FBGS-O 沥青计

　　装配图与实物图如下：

　　2．3 应变计算公式

　　两应变传感器的波长变化与应变关系式：

　　工字型：

　　如图5 所示，设钢板长度：

　　（1） AB=弧AEB=L=0.2m

　　变形后高度变化：

　　（2） △H=EF

　　半径：R=OA

　　3 毫米厚工字板表面的应变：

　　（3） ε =y/R=8 △H y/L2

　　（4） △λB=21△T+u *△H

　　y=1.5mm L=200mm △H 为压下量即被测物的挠度 △λB 为波长变化，单位取pm。

　　ε为应变量 △T为温度变化量 u为传感器压变系数实测值为u=1.11pm/μm

　　注：以上所计算的应变ε为传感器本身的上表面应变值，传感器钢板厚度为3mm，长度为200mm，并不代表路面的真实应变。