如何開展巖土工程的災(zāi)害風(fēng)險、安全監(jiān)測的科學(xué)評估,有效地預(yù)測災(zāi)害發(fā)生和發(fā)展的動態(tài)過程,儼然成為當(dāng)今巖土工程施工所急需解決的問題。光纖作為傳感與傳輸雙重功能的特殊介質(zhì),其性能優(yōu)異，例如抗干擾性強(qiáng)、良好的可植入性、實時性以及長期穩(wěn)定性等,使得光纖傳感技術(shù)在巖土工程監(jiān)測工作中得到了廣泛的應(yīng)用,進(jìn)而為巖土工程施工提供大量精確可靠的基礎(chǔ)性測量數(shù)據(jù)。
光纖傳感器主要由光導(dǎo)纖維、光源、調(diào)制機(jī)構(gòu)、光傳感器元件和信號處理器等部分組成，其工作原理是根據(jù)光源所發(fā)出的光經(jīng)光導(dǎo)纖維進(jìn)入光傳感元件，然后光傳感元件根據(jù)傳入的光并受到周圍環(huán)境場的影響，發(fā)生相應(yīng)的變化，并將傳感元件測量檢測的參數(shù)調(diào)制成幅度、相伴、偏振等信息，最后利用微處理器進(jìn)行信號處理顯示數(shù)據(jù)。它可以在強(qiáng)電磁干擾、原子輻射、高溫高壓、化學(xué)腐蝕等惡劣條件下使用。
一、光纖傳感器的主要類型
1、拾光型光纖傳感器
此類型光纖傳感器的工作原理是采用特種光纖作為探頭,然后根據(jù)接收到的由被測對象輻射的光或被其散射、反射的光，再作出相應(yīng)的傳輸反應(yīng)。因此,拾光型光纖傳感器又可稱為探頭型光纖傳感器，成本比較低下，屬于性價比比較高的一類傳感器。在現(xiàn)實的應(yīng)用產(chǎn)品中包括輻射式光纖溫度傳感器、光纖激光多普勒速度計等。
2、功能型光纖傳感器
功能型光纖傳感器在工作過程中不但利用了如具有的某種敏感特性或功能的傳感光纖等的特種光纖，利用了成本較高、靈敏度高、測量準(zhǔn)備的傳感元件，極大地提高了巖土測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。在工作過程中，功能型光纖傳感器根據(jù)光纖的傳光性能，探測巖土的各項數(shù)據(jù)信息，當(dāng)巖土的外部環(huán)境發(fā)生變化時,將會使得某段光纖的相對位置和形狀發(fā)生變化,進(jìn)而直接導(dǎo)致光纖某些傳輸特征參量例如波長、光強(qiáng)、相位、頻率以及偏振態(tài)等的改變,在此基礎(chǔ)上功能型光纖傳感器再通過先進(jìn)的檢測技術(shù)和儀器設(shè)備實現(xiàn)對被測對象的測量，并將測量結(jié)果以電信號的形式傳入傳感器，最終將信號轉(zhuǎn)換為巖土測量數(shù)據(jù)顯示出來。該類型的傳感器結(jié)構(gòu)緊湊、使用方便、測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，近年來得到廣泛的推廣應(yīng)用。
3、非功能型光纖傳感器
與拾光型光纖傳感器和功能型光纖傳感器的工作原理不同，非功能型光纖傳感器主要是由傳光的光纖和用來"感知"的其它敏感元件例如光變換器件等構(gòu)成，在工作過程中通過敏感元件探測巖土外部環(huán)境的變化情況,然后根據(jù)所探測的信息轉(zhuǎn)變?yōu)樾盘柮}沖并由普通光纖完成探測信息的傳輸。這類傳感器的主要特點是不需要使用特種光纖及其他特殊技術(shù),是在傳統(tǒng)光纖傳輸?shù)幕A(chǔ)上發(fā)展起來的，可以充分利用現(xiàn)有的光變換器件來提高傳感器的靈敏度,使用方便，運作成本較低,很適合當(dāng)前巖土工程的測力計應(yīng)用，也是目前使用量最大的光纖傳感器。
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