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時(shí)間：2022-08-24 15:25:40
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光纖傳感器隨著光纖通信技術(shù)的實(shí)用化有了迅速發(fā)展，且以體積小、重量輕、檢測(cè)分辨率高、靈敏度高、測(cè)溫范圍寬、保密性好、抗電磁干擾能力強(qiáng)、抗腐蝕性強(qiáng)等明顯優(yōu)于傳統(tǒng)傳感器的特點(diǎn)，其應(yīng)用范圍深入至國防軍事、航天航空、土木工程、電力、能源、環(huán)保、醫(yī)學(xué)等?，F(xiàn)如今光纖傳感器已經(jīng)能夠?qū)囟?、壓力、溫度、振?dòng)、電流、電壓、磁場(chǎng)等物理量進(jìn)行測(cè)定，發(fā)展空間相當(dāng)廣闊。
1. 光纖傳感器的基本構(gòu)成和組成原理
光纖傳感器主要由光源、光纖與探測(cè)器3部分組成，光源發(fā)出的光耦合進(jìn)光纖，經(jīng)光纖進(jìn)入調(diào)制區(qū)，在調(diào)治區(qū)內(nèi)，外界被測(cè)參數(shù)作用于進(jìn)入調(diào)區(qū)內(nèi)的光信號(hào)，是其光學(xué)性質(zhì)如光的強(qiáng)度、相位、偏振態(tài)、波長等發(fā)生變化成為被調(diào)制的信號(hào)光，再經(jīng)過光纖送入光探測(cè)器而獲得被測(cè)參數(shù)，光纖傳感器中的光纖通常由纖芯、包層、樹脂涂層和塑料護(hù)套組成，纖芯和包層具有不同的折射率，樹脂涂層對(duì)光纖起保護(hù)作用，光纖按材料組成分為玻璃光纖和塑料光纖；按光纖纖芯和包層折射率的分布可分為階躍折射率型光纖和梯度折射率光纖兩種。光纖能夠約束引導(dǎo)光波在其內(nèi)部或表面附近沿軸線方向向前傳播，具有感測(cè)和傳輸?shù)碾p重功能，是一種非常重要的智能材料。
2. 光纖傳感器的類型及特點(diǎn)
光纖傳感器的類型很多，按光纖傳感器中光纖的作用可分為傳感型和傳光型兩種類型。
傳感型光纖傳感器又稱為功能型光纖傳感器，主要使用單模光纖，光纖不僅起傳光作用，同時(shí)又是敏感元件，它利用光纖本身的傳輸特性經(jīng)被測(cè)物理量作用而發(fā)生變化的特點(diǎn)，使光波傳導(dǎo)的屬性(振幅、相位、頻率、偏振)被調(diào)制。因此，這一類光纖傳感器又分 為光強(qiáng)調(diào)制型，偏振態(tài)調(diào)制型和波長調(diào)制型等幾種。對(duì)于傳感型光纖傳感器，由于光纖本身是敏感元件，因此加長光纖的長度可以得到很高的靈敏度。
傳光型光纖傳感器又稱非功能型光纖傳感器，它是將經(jīng)過被測(cè)對(duì)象所調(diào)制的光信號(hào)輸入光纖后，通過在輸出段進(jìn)行光信號(hào)處理而進(jìn)行測(cè)量的。在這類傳感器中，光纖僅作為傳光元件，必須附加能夠?qū)饫w所傳遞的光進(jìn)行調(diào)治的敏感元件才能組成傳感元件。
3. 光纖傳感器的應(yīng)用
光纖傳感器的應(yīng)用范圍很廣，幾乎涉及國民經(jīng)濟(jì)的所有重要領(lǐng)域和人們的日常生活，尤其可以安全有效地在惡劣環(huán)境中使用，解決了許多行業(yè)多年來一直存在的技術(shù)難題，具有很大的市場(chǎng)需求。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面的應(yīng)用:
(1) 城市建設(shè)中橋梁、大壩、油田等的干涉陀螺儀和光柵壓力傳感器的應(yīng)用。光纖傳感器可預(yù)埋在混凝土、碳纖維增強(qiáng)塑料及各種復(fù)合材料中，用于測(cè)試應(yīng)力松弛、施工應(yīng)力和動(dòng)荷載應(yīng)力從而來評(píng)估橋梁短期、施工階段和長期營運(yùn)狀態(tài)的結(jié)構(gòu)性能。
(2) 在電力系統(tǒng)，需要測(cè)定溫度、電流等參數(shù)，如對(duì)高壓變壓器和大型電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子內(nèi)的溫度檢測(cè)等，由于電類傳感器易受強(qiáng)電磁場(chǎng)的干擾，無法在這些場(chǎng)合中使用，只能用光纖傳感器。分布式光纖溫度傳感器是近幾年發(fā)展起來的一種用于實(shí)時(shí)測(cè)量空間溫度場(chǎng)分布的高新技術(shù)，分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)不僅具有普通光纖傳感器的優(yōu)點(diǎn)，還具有對(duì)光纖沿線各點(diǎn)的溫度的分布式傳感能力，利用這種特點(diǎn)我們可以連續(xù)實(shí)時(shí)測(cè)量光纖沿線幾公里內(nèi)各點(diǎn)的溫度，定位精度可達(dá)米的量級(jí)，測(cè)溫精度可達(dá)1度的水平，非常適用于大范圍多點(diǎn)測(cè)溫的應(yīng)用場(chǎng)合。
(3) 在石油化工系統(tǒng)、礦井、大型電廠等，需要檢測(cè)氧氣、碳?xì)浠衔?、CO等氣體，采用電類傳感器不但達(dá)不到要求的精度，更嚴(yán)重的是會(huì)引起安全事故。因此，研究和開發(fā)高性能的光纖氣敏傳感器，可以安全有效地實(shí)現(xiàn)上述檢測(cè)。
(4) 在環(huán)境監(jiān)測(cè)、臨床醫(yī)學(xué)檢測(cè)、食品安全檢測(cè)等方面，由于其環(huán)境復(fù)雜，影響因素多，使用其它傳感器達(dá)不到所需要的精度，并且易受外界因素的干擾，采用光纖傳感器可以具有很強(qiáng)的抗干擾能力和較高的精度，可實(shí)現(xiàn)對(duì)上述各領(lǐng)域的生物量的快速、方便、準(zhǔn)確地檢測(cè)。目前，我國水源的污染情況嚴(yán)重，臨床檢驗(yàn)、食品安全檢測(cè)手段比較落后，光纖傳感器在這些領(lǐng)域具有極好的市場(chǎng)前景。
(5) 醫(yī)學(xué)及生物傳感器。醫(yī)學(xué)臨床應(yīng)用光纖輻射劑量計(jì)、呼吸系統(tǒng)氣流傳感系統(tǒng);圓錐形微型FOS測(cè)量氧氣濃度及其他生物參數(shù);用FOS探測(cè)氫氧化物及其他化學(xué)污染物;光纖表面細(xì)胞質(zhì)?；蚪M共振生物傳感器;生物適應(yīng)FOS系統(tǒng)應(yīng)用于海水監(jiān)測(cè)、生化技術(shù)、醫(yī)藥。
光纖傳感器在實(shí)踐中運(yùn)用到的例子舉不勝舉，這些技術(shù)都是多學(xué)科的綜合，涵蓋的知識(shí)面廣，象光纖陀螺，火花塞光纖傳感器，光纖傳感復(fù)合材料，以及利用光纖傳感器對(duì)植物葉綠素的研究等等；隨著科技的不斷進(jìn)步，越來越多的光纖傳感器將面世，它將被應(yīng)用到生產(chǎn)生活的每一個(gè)角落。
4. 光纖傳感器的技術(shù)發(fā)展方向
光纖傳感技術(shù)經(jīng)過20余年的發(fā)展也已獲得長足的進(jìn)步，出現(xiàn)了很多實(shí)用性的產(chǎn)品，然而實(shí)際的需要是各種各樣的，光纖傳感技術(shù)的現(xiàn)狀仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際需要。目前，光纖傳感器技術(shù)發(fā)展的主要方向是。
(1) 傳感器的實(shí)用化研究。即一種光纖傳感器不僅只針對(duì)一種物理量，要能夠?qū)Χ喾N物理量進(jìn)行同時(shí)測(cè)量。
(2) 提高分布式傳感器的空間分辨率、靈敏度，降低其成本，設(shè)計(jì)復(fù)雜的傳感器網(wǎng)絡(luò)工程。注意分布式傳感器的參數(shù)，即壓力、溫度，特別是化學(xué)參數(shù)(碳?xì)浠衔铩⒁恍┪廴疚?、濕度、PH值等)對(duì)光纖的影響。
(3) 傳感器用特殊光纖材料和器件的研究。例如:增敏和去敏光纖、熒光光纖、電極化光纖的研究等。這些將是以后傳感器進(jìn)一步發(fā)展的趨勢(shì)。
(4) 在惡劣條件下(高溫、高壓、化學(xué)腐蝕)低成本傳感器(支架、連接、安裝)的開發(fā)和應(yīng)用。
(5) 新傳感機(jī)理的研究，開拓新型光纖傳感器。
參考文獻(xiàn)
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傳統(tǒng)的傳感器是以應(yīng)變－電壓為基礎(chǔ)，以電信號(hào)來反映結(jié)構(gòu)應(yīng)變的變化，并借助導(dǎo)線傳輸。因此，傳統(tǒng)傳感器易受到電磁場(chǎng)和使用環(huán)境的影響。另外，由于電阻傳感器和導(dǎo)線的金屬易腐蝕性，難以實(shí)現(xiàn)長期監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。這些傳統(tǒng)傳感器的局限性嚴(yán)重地制約了其應(yīng)用，無法滿足現(xiàn)代隧道建設(shè)中監(jiān)控量測(cè)的需求，而以光纖傳感技術(shù)為基礎(chǔ)的光纖傳感器不但可以替代傳統(tǒng)傳感器的作用，還可以很好的彌補(bǔ)傳統(tǒng)傳感器的上述缺陷。
1光纖傳感器在隧道施工過程中監(jiān)控量測(cè)
光纖傳感器以其材質(zhì)和工作原理上的優(yōu)越性，具有受環(huán)境干擾小，傳輸損耗低，連接方式豐富(可將多個(gè)傳感器并聯(lián)輸出)，導(dǎo)線價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，可以大大提高隧道監(jiān)控量測(cè)的準(zhǔn)確度和工作效率并可以降低工作風(fēng)險(xiǎn)和監(jiān)測(cè)成本。隧道的監(jiān)控量測(cè)包括必測(cè)項(xiàng)目和選測(cè)項(xiàng)目，其中的必測(cè)項(xiàng)目主要包括地質(zhì)和支護(hù)狀況觀察、周邊位移、拱頂下沉和地表下沉。必測(cè)項(xiàng)目中的這四項(xiàng)在隧道的監(jiān)控量測(cè)工作中一般均需要做測(cè)試，這些項(xiàng)目一般通過觀察、描述和光學(xué)測(cè)量?jī)x器如水準(zhǔn)儀、全站儀等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，所以，隧道監(jiān)控量測(cè)的必測(cè)項(xiàng)目一般不采用光纖應(yīng)變傳感器。選測(cè)項(xiàng)目中的錨桿內(nèi)力量測(cè)、圍巖體內(nèi)位移量測(cè)、支護(hù)及襯砌內(nèi)應(yīng)力和表面應(yīng)力量測(cè)、圍巖壓力及兩層支護(hù)間壓力量測(cè)、型鋼支撐內(nèi)外力量測(cè)可以通過布設(shè)在待測(cè)點(diǎn)的光纖應(yīng)變傳感器進(jìn)行量測(cè)。光纖應(yīng)變傳感器在這些項(xiàng)目上的應(yīng)用不但可以高效準(zhǔn)確的進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)，還可以一直將監(jiān)測(cè)工作隨著隧道從建設(shè)到運(yùn)營進(jìn)行長期全壽命實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，這一點(diǎn)具有傳統(tǒng)傳感器無法比擬的優(yōu)勢(shì)。
2光纖傳感器在隧道火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)中的應(yīng)用
光纖的光柵柵距和折射率會(huì)因其周圍環(huán)境的溫度變化而發(fā)生變化，這種變化會(huì)對(duì)應(yīng)地引發(fā)光纖光柵的反射譜以及透射譜的變化。通過解調(diào)儀將光纖光柵的反射譜或透射譜發(fā)生的變化檢測(cè)并讀取顯示出來，則得到了光纖光柵周圍環(huán)境溫度的變化數(shù)據(jù)，通過程序中設(shè)定的溫度控制閥值和報(bào)警裝置就可以對(duì)隧道內(nèi)的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和火災(zāi)報(bào)警。
(1)隧道內(nèi)火災(zāi)發(fā)生的原因。隧道火災(zāi)一般由車輛、貨物的著火以及交通事故起火而引發(fā)，而車輛油箱內(nèi)的燃油和車輛所載易燃貨物則為火災(zāi)的發(fā)生提供了物質(zhì)條件。隧道內(nèi)部發(fā)生火災(zāi)后，燃油和貨物的燃燒會(huì)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(shí)隧道內(nèi)部溫度隨之而迅速升高。
(2)光纖傳感器的系統(tǒng)組成。光纖光柵感溫火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)主要是針對(duì)所監(jiān)測(cè)隧道內(nèi)部溫度的異常升高進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，顯示溫度并判斷溫度是否過高而進(jìn)行及時(shí)報(bào)警。主要由光纖光柵感溫探測(cè)器、解調(diào)系統(tǒng)、報(bào)警裝置、傳輸光纜和計(jì)算機(jī)組成。
(3)光纖傳感器在隧道內(nèi)的布設(shè)和安裝。光纖傳感器在隧道內(nèi)部的布設(shè)間距應(yīng)根據(jù)隧道的長度來計(jì)算確定，間距太密造成工作量和成本的的浪費(fèi)，太疏則會(huì)影響火災(zāi)探測(cè)的靈敏度和準(zhǔn)確率。當(dāng)隧道長度介于500m和10000m之間時(shí)，光纖傳感器的縱向間距不能大于7m;當(dāng)隧道長度超過10000m時(shí)，光纖傳感器的縱向間距不能大于8m。光纖傳感器應(yīng)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(yīng)在隧道拱頂沿縱向用鋼絞線進(jìn)行固定，以便在不影響隧道內(nèi)交通的情況下有效監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)火災(zāi)。對(duì)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(yuǎn)，通常需要將光纖傳感器測(cè)得的溫度信號(hào)通過光纜遠(yuǎn)程傳輸?shù)皆O(shè)備處理器，所以其布設(shè)方法和連接方式應(yīng)按照隧道內(nèi)車道數(shù)的不同而采取不同的方式方法。對(duì)于單車道和雙車道的交通隧道，光纖傳感器可在隧道內(nèi)斷面中央進(jìn)行單排縱向布設(shè);而當(dāng)隧道行車道數(shù)量多于2時(shí)，光纖傳感器在隧道內(nèi)斷面中央應(yīng)按照雙排進(jìn)行縱向布設(shè)。雙排布設(shè)時(shí)，兩排傳感器應(yīng)交錯(cuò)布置，以便增大光纖傳感器的感應(yīng)機(jī)會(huì)。
3光纖傳感器在隧道健康監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用
隧道健康運(yùn)營過程中最主要的病害就是隧道的襯砌結(jié)構(gòu)劣化，其表現(xiàn)為襯砌的開裂、掉塊、錯(cuò)臺(tái)、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(shí)發(fā)現(xiàn)和處治還會(huì)誘發(fā)其他更為嚴(yán)重的病害，甚至?xí)s減隧道的使用壽命。因此對(duì)隧道二次襯砌的全壽命監(jiān)測(cè)就顯得尤為重要。隧道二次襯砌病害的傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)主要通過地質(zhì)雷達(dá)、地震波法、CT等實(shí)現(xiàn)，這些方法可探明某時(shí)某刻隧道襯砌的情況和其周圍的圍巖情況，但無法對(duì)隧道內(nèi)襯砌和圍巖情況的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和報(bào)警，同時(shí)傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)由于需要組織大量人員設(shè)備進(jìn)入隧道進(jìn)行監(jiān)測(cè)工作，不可避免的會(huì)影響甚至中段隧道交通。分布式光纖傳感技術(shù)具有遠(yuǎn)程、精度高、耐久性、實(shí)時(shí)性和成本低等特點(diǎn)，將其布設(shè)在二次襯砌之中可對(duì)隧道襯砌結(jié)構(gòu)的健康情況進(jìn)行長期、實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)。該技術(shù)可自動(dòng)進(jìn)行，不會(huì)對(duì)交通造成干擾，并且其實(shí)時(shí)輸出的數(shù)據(jù)信息可以讓隧道工作人員隨時(shí)掌握隧道的健康狀況。光纖監(jiān)測(cè)網(wǎng)的布設(shè)需要對(duì)隧道的圍巖等級(jí)、圍巖應(yīng)力水平及經(jīng)濟(jì)性等進(jìn)行綜合考慮。沿隧道橫斷面布設(shè)的光纖傳感器應(yīng)根據(jù)圍巖等級(jí)來確定其布設(shè)的環(huán)向間距，即傳感器的環(huán)向間距應(yīng)隨著隧道圍巖等級(jí)的增大而相應(yīng)減小，并在隧道洞口附近適當(dāng)加密布設(shè)。布設(shè)好光線監(jiān)測(cè)網(wǎng)后，根據(jù)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(yīng)變傳感器連接到解調(diào)儀上進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
4結(jié)論
光纖應(yīng)變傳感器以其相較于傳統(tǒng)傳感器的諸多優(yōu)勢(shì)而被廣泛應(yīng)用于隧道中。在隧道施工過程中，光纖應(yīng)變傳感器可以準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)隧道結(jié)構(gòu)的受力和變形情況，從而為隧道的安全施工保駕護(hù)航;在隧道火災(zāi)檢測(cè)報(bào)警方面，光纖傳感器以其自動(dòng)化和網(wǎng)絡(luò)化的特點(diǎn)提供良好的服務(wù)，從而預(yù)防火災(zāi)和減少火災(zāi)造成的損失;在隧道健康監(jiān)測(cè)方面，光纖傳感器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)隧道襯砌結(jié)構(gòu)并進(jìn)行長距離傳輸，從而使隧道的全壽命健康診斷與評(píng)估成為了可能。
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1.引言隨著我國煤礦采掘機(jī)械化和電氣化程度的提高，外因火災(zāi)發(fā)生的比例也逐年增高。低壓電纜著火、礦用變壓器著火、架線電車電弧引燃木支護(hù)棚著火等電氣火災(zāi)事故也時(shí)有發(fā)生，而且礦井中環(huán)境復(fù)雜，電氣設(shè)備眾多，一旦發(fā)生火災(zāi)，后果將不堪設(shè)想，具有很大的危險(xiǎn)性。今年以來，全國煤礦已發(fā)生4起重大以上事故，其中3起為火災(zāi)事故。除“3.15”事故外，湖南省湘潭市湘潭縣立勝煤礦“1.5”特別重大火災(zāi)事故，造成34人死亡和下落不明；江西省新余市廟上煤礦“1.8”重大火災(zāi)事故，造成12人死亡。論文大全。這3起火災(zāi)事故，都是因電纜及設(shè)備（移動(dòng)空壓機(jī)）著火引燃木支護(hù)而發(fā)生的火災(zāi)事故。
目前，礦井內(nèi)采用的火災(zāi)檢測(cè)設(shè)備還很少，而且大部分還是采用基于電信號(hào)傳感器的測(cè)溫系統(tǒng)。其中紅外測(cè)溫為非接觸測(cè)量，易受環(huán)境及周圍電磁場(chǎng)干擾，且需人工操作，無法實(shí)現(xiàn)在線測(cè)量，效率低下；電子溫度傳感器易受電磁干擾，機(jī)械的溫度傳感器受環(huán)境的影響也比較大，以上幾種檢測(cè)方法的測(cè)量效果都不是很理想。因此開發(fā)一種大容量分布式在線實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，來監(jiān)測(cè)煤礦高耗能大型機(jī)電設(shè)備和電纜運(yùn)行溫度已成為當(dāng)務(wù)之急。
光纖光柵溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一種全新的在線溫度監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，具有防爆、防燃、抗腐蝕、抗電磁干擾，在有害環(huán)境中使用安全，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)快速準(zhǔn)分布式測(cè)溫并定位，具有程控報(bào)警電平等特點(diǎn)。系統(tǒng)本身具有自檢測(cè)、自標(biāo)定和自校正功能，是光機(jī)電、計(jì)算機(jī)一體化技術(shù)。采用光纖光柵溫度檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行煤礦各種設(shè)備的溫度實(shí)時(shí)在線檢測(cè)，充分利用光纖光柵傳感系統(tǒng)的大容量、分布式特性將是一種十分可行的方案。
2.煤礦機(jī)電設(shè)備引起火災(zāi)的原因分析煤礦機(jī)電設(shè)備引起火災(zāi)的原因是多種多樣的，主要火災(zāi)是電器設(shè)備引起的火災(zāi)和電纜火災(zāi)，原因是：過載、短路、接觸不良、電弧火花、漏電等原因。這些火災(zāi)起初可能致使電氣設(shè)備中的絕緣材料燃燒，接著火焰?zhèn)鞯较锏赖闹Ъ?、煤塵、瓦斯及礦內(nèi)其它可燃材料上，這就發(fā)生礦井電氣火災(zāi)。 煤礦機(jī)電設(shè)備火災(zāi)主要是由于設(shè)備負(fù)荷過大引起的。大量高耗能的設(shè)備在煤礦中長期使用，不可避免引起設(shè)備負(fù)荷過大，將使設(shè)備達(dá)到使自己失去絕緣性能的危險(xiǎn)溫度，隨著溫度的不斷積累，最后就常常引起電氣設(shè)備發(fā)火。如綜掘機(jī)、采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、皮帶機(jī)、絞車、主扇以及各類大功率設(shè)備等是煤礦企業(yè)廣泛使用的大型高檔設(shè)備，由于長期處于滿負(fù)荷工作狀態(tài)，因軸承損壞造成設(shè)備相應(yīng)部位逐漸發(fā)熱而導(dǎo)致設(shè)備損壞，影響正常生產(chǎn)的事頻繁發(fā)生。
電纜火災(zāi)主要是由于電纜接觸不良，或接地不好引起的。線路中個(gè)別部分接觸電阻的增加，主要是接觸不良的結(jié)果。實(shí)踐證明，井下電纜與電纜或者電纜與設(shè)備的連接部分（接頭）做得不好，往往是礦井巷道內(nèi)因電流以產(chǎn)生火災(zāi)最常見的原因。電纜工作尤其是過流、過載時(shí)，由于導(dǎo)體發(fā)熱會(huì)導(dǎo)致電纜溫度升高，如果電纜不具備良好的阻燃性能，極易引起電纜著火，在燃燒的同時(shí)可產(chǎn)生大量有毒有害氣體，造成礦工中毒窒息，還可能引起瓦斯煤塵爆炸。因此，電纜的阻燃性能對(duì)煤礦安全生產(chǎn)具有重要影響。
通過對(duì)機(jī)電設(shè)備引起火災(zāi)原因的分析，可以看出機(jī)電設(shè)備等電氣火災(zāi)大部分都伴隨著設(shè)備，電纜局部溫度的逐漸升高，是一個(gè)積累的過程，完全可以通過對(duì)易發(fā)生火災(zāi)部位進(jìn)行溫度檢測(cè)，根據(jù)溫度上升的趨勢(shì)來預(yù)測(cè)電氣設(shè)備和電纜的運(yùn)行狀態(tài)，從而在故障點(diǎn)及時(shí)采取措施，防止火災(zāi)的發(fā)生。
3.礦用準(zhǔn)分布式光纖光柵溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 3.1測(cè)溫原理光纖傳感技術(shù)是上世紀(jì)70年代末興起一種先進(jìn)的多學(xué)科交叉技術(shù)。經(jīng)過三十多年，特別是過去十幾年的發(fā)展，目前已經(jīng)研制出兩千多種基于光纖的傳感器。光纖傳感器與常規(guī)的電子類傳感器相比有許多獨(dú)特之處[7]，主要優(yōu)點(diǎn)包括：
1）以光作為傳感信號(hào)基本不受外界電磁場(chǎng)干擾，長期漂移小，測(cè)量精度高，因而可用來作長期可靠的連續(xù)在線檢測(cè)；
2）由于不帶電，因而適于在電力，煤礦，石油，天然氣及其它化工行業(yè)進(jìn)行安全和生產(chǎn)狀態(tài)參數(shù)的監(jiān)測(cè)；
3）由于采用光纖傳輸，可以超遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)；復(fù)用能力強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)一線多點(diǎn)、兩維點(diǎn)陣或空間分布的連續(xù)監(jiān)測(cè)；
光纖傳感器上述獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，特別是一根光纖可以對(duì)多個(gè)點(diǎn)做多變量測(cè)量的能力，是電子類傳感器很難實(shí)現(xiàn)的。在具有強(qiáng)電干擾、高壓、易燃易爆等惡劣環(huán)境下，傳統(tǒng)的電子傳感器受到很多局限性。光纖光柵溫度監(jiān)測(cè)儀所用溫度傳感器采用一種叫光纖布拉格光柵（FBG）的光學(xué)無源器件，是一種反射式光纖濾波器件，通常采用紫外線干涉條紋照射一段10mm長的裸光纖，在纖芯產(chǎn)生折射率周期調(diào)制，光波導(dǎo)內(nèi)傳播的前向?qū)?huì)與后向反射模式進(jìn)行耦合，形成布拉格反射，即產(chǎn)生了一個(gè)窄帶的反射峰。論文大全。窄帶反射峰的中心波長稱為布拉格波長，研究表明：光纖光柵的空間折射率調(diào)制周期和纖芯的有效折射率均可引起光柵布拉格中心波長的改變。因此，通過一定的封裝設(shè)計(jì)，使外界溫度、應(yīng)力和壓力的變化導(dǎo)致光柵中心波長發(fā)生改變，即可使FBG達(dá)到對(duì)其敏感的目的[3]。如圖2所示，光纖光柵中心波長和溫度有著非常好的線性關(guān)系。
圖1 光纖光柵結(jié)構(gòu)圖
圖2 光纖光柵中心波長隨溫度變化曲線
3.2系統(tǒng)組成煤礦光纖機(jī)電設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)主要包括信號(hào)解調(diào)模塊、光學(xué)擴(kuò)展模塊，傳輸光纜和傳感器網(wǎng)絡(luò)。溫度傳感器由光纖光柵和連接光纜組成，溫度傳感器安裝在現(xiàn)場(chǎng)；信號(hào)解調(diào)模塊和計(jì)算機(jī)安裝在控制室內(nèi)，溫度傳感器和控制室由傳輸光纜進(jìn)行信號(hào)傳輸。光纖信號(hào)解調(diào)控制器通過標(biāo)準(zhǔn)通訊接口與計(jì)算機(jī)通訊，由計(jì)算機(jī)完成溫度的監(jiān)控。
圖3光纖多點(diǎn)溫度傳感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)框圖
由信號(hào)解調(diào)模塊中光源發(fā)出的高能量光束通過光纜注入光纖光是那傳感器陣列，每個(gè)光纖光柵將反射特定的波長，這些波長與各個(gè)傳感器所測(cè)溫度成線性關(guān)系；這些波峰將由光纖信號(hào)解調(diào)模塊進(jìn)行波長解調(diào)，然后根據(jù)設(shè)定的參數(shù)計(jì)算出每個(gè)傳感器的測(cè)量溫度值，所測(cè)溫度值和各種相關(guān)信息通過標(biāo)準(zhǔn)的通訊接口實(shí)時(shí)上傳給監(jiān)控上位機(jī)，進(jìn)行信號(hào)的顯示，故障診斷、事件記錄、報(bào)警控制等。
3.3 系統(tǒng)技術(shù)特征和主要技術(shù)參數(shù)1.系統(tǒng)的技術(shù)特征
光纖傳感器感知溫度和位置信息,完全不帶電，本質(zhì)安全。傳感器分辨率高，測(cè)溫精確，響應(yīng)時(shí)間短。傳感器可靠耐用，使用壽命長。
陣列復(fù)用，大容量，多點(diǎn)分布式測(cè)溫系統(tǒng)；一臺(tái)解調(diào)儀可帶幾百個(gè)傳感器，大范圍覆蓋測(cè)溫現(xiàn)場(chǎng)；節(jié)省費(fèi)用。論文大全。
由于全光信號(hào)傳輸，不受傳感器距離限制，最大傳感距離達(dá)10Km，是超遠(yuǎn)程溫度檢測(cè)系統(tǒng)。
2.系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)：
測(cè)溫范圍：-10℃~+110℃；測(cè)溫精度：±1℃；溫度分辨率：0.1℃；溫度探測(cè)器響應(yīng)時(shí)間：<5s；空間分辨率：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況；每通道最大傳感器點(diǎn)數(shù)：18個(gè)/通道；測(cè)量時(shí)間：<30s/16通道。
4.系統(tǒng)的應(yīng)用為了解決大規(guī)模的煤礦機(jī)電設(shè)備安全監(jiān)測(cè)問題，在某煤礦的地面110Kv變電所，-312水平中央變電所，地面洗煤廠配電室，井下高壓電纜中間接頭及地面110Kv變電所電纜間（電纜密集處）等位置，共安裝了近800個(gè)礦用光纖溫度傳感器。系統(tǒng)由一個(gè)監(jiān)測(cè)儀和一個(gè)監(jiān)控主機(jī)組成，所有傳感器通過一條多芯的光纜連接起來，結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)潔。通過軟件我們可以方便觀測(cè)所監(jiān)測(cè)位置的溫度狀態(tài)，對(duì)預(yù)防煤礦電氣火災(zāi)提供了有力的技術(shù)基礎(chǔ)。
5.總結(jié)隨著我國煤礦采掘機(jī)械化和電氣化程度的提高，電氣火災(zāi)成為煤礦火災(zāi)的一個(gè)重要原因。通過對(duì)煤礦機(jī)電設(shè)備引起火災(zāi)的原因的分析，認(rèn)為實(shí)時(shí)檢測(cè)機(jī)電設(shè)備的溫度可以有效預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)火災(zāi)事故的發(fā)生?；诠饫w溫度傳感器建立了一套煤礦火災(zāi)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過安裝煤礦光纖機(jī)電設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)煤礦供電設(shè)備及高壓線路接點(diǎn)的溫度進(jìn)行了實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，有效實(shí)現(xiàn)了煤礦供電設(shè)備安全狀態(tài)的監(jiān)控和火災(zāi)的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，為煤礦安全生產(chǎn)提供了有力保障。這種方法的研究和應(yīng)用對(duì)礦井火災(zāi)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)具有重大的實(shí)用價(jià)值。
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九天攬?jiān)馒欩]志 步步為營創(chuàng)輝煌
在通往科學(xué)高峰的路上,張教授一路前行,品嘗著希望與困難,交融著榮耀與汗水,深造期間,他用不懈的努力換來了中國光學(xué)科技前沿領(lǐng)域的重大突破。讀研期間,他同導(dǎo)師劉樹田教授一起在國內(nèi)率先開展光學(xué)分?jǐn)?shù)傅立葉變換的研究。為利用光學(xué)分?jǐn)?shù)傅立葉變換進(jìn)行信息處理鋪平了道路。在中科院物理所攻讀博士學(xué)位期間,開拓了分?jǐn)?shù)傅立葉變換在光學(xué)信息處理領(lǐng)域中的應(yīng)用,被評(píng)價(jià)是國內(nèi)在現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)科學(xué)領(lǐng)域研究工作中的優(yōu)秀成果具有國際先進(jìn)水平。
1999-2001年,他獲得日本學(xué)術(shù)振興會(huì)博士后基金資助,在日本山形大學(xué)工學(xué)部從事生物成像研究,被應(yīng)用在實(shí)際的儀器上。2001-2002年,他在香港理工大學(xué)電子工程系從事光纖氣體傳感器研究。其研究?jī)?nèi)容被收錄在《光纖傳感技術(shù)新進(jìn)展》一書中,已出版發(fā)行。2002-2003年,他在德國洪堡基金的資助下在德國斯圖加特大學(xué)應(yīng)用光學(xué)研究所任洪堡研究員,從事數(shù)字全息重建算法的研究,提出了利用相位恢復(fù)算法來進(jìn)行數(shù)字全息重建的新方案,引起了同行的重視和肯定。這部分內(nèi)容作為美國Nova Science出版社的新書《New Developments in Lasers and Electro-Optics Research》中的一章,已經(jīng)出版發(fā)行。
2003年,他進(jìn)入首都師范大學(xué)物理系工作,先后獲得了北京市科技新星計(jì)劃,北京市留學(xué)人員擇優(yōu)資助等人才項(xiàng)目的資助。作為北京市“太赫茲波譜與成像”創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的核心成員,主要從事太赫茲波譜與成像,太赫茲波段表面等離子光學(xué)和微納光電子器件設(shè)計(jì)研究。他提出的多波長成像方法得到了美國Rice大學(xué)太赫茲研究者M(jìn)ittleman的認(rèn)可,被評(píng)價(jià)為不僅可以有效地增加成像范圍,還可以提高信噪比。多篇論文被太赫茲領(lǐng)域的虛擬期刊收錄。并于2007年和2009年分別到美國倫斯特理工大學(xué)和德國康斯坦茨大學(xué)進(jìn)行訪問研究。
本書為第11屆意大利傳感器與微系統(tǒng)會(huì)議的論文集，其中精選了具有代表性的會(huì)議論文。這次會(huì)議展示了在傳感器與微系統(tǒng)領(lǐng)域的理論模擬與實(shí)際應(yīng)用的最新成果。傳感器與微系統(tǒng)是一個(gè)新興的交叉學(xué)科，其涉及到物理、化學(xué)、材料科學(xué)以及生命科學(xué)等領(lǐng)域。
本書共分為六部分，第一部分為化學(xué)傳感器，主要介紹了：可調(diào)諧二極管激光光譜儀原位測(cè)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(qū)動(dòng)的雙層模式組裝；一種室溫下的基于鉑／氧化銥復(fù)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(xué)傳感器；用于低溫下檢測(cè)氫氣的光纖傳感器；溶劑對(duì)復(fù)合薄膜形貌和傳感特性的影響；納米鈦對(duì)氣體的傳感性質(zhì)；基于二元金屬的碳水化合物傳感裝置；一種快速檢測(cè)牛奶中M1黃曲霉素的便攜式熒光計(jì)；利用光學(xué)傳感器檢測(cè)橄欖油的質(zhì)量；質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系在計(jì)劃、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)厚膜氣體檢測(cè)器中的應(yīng)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(cè)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(duì)氫氣的檢測(cè)；包含銀納米簇的氟化聚亞酰胺納米復(fù)合薄膜用于對(duì)有機(jī)氣體的光學(xué)檢測(cè)等等。第二部分為物理傳感器，主要介紹了荒蕪環(huán)境中的固體定位風(fēng)速計(jì)；一種具有濺射內(nèi)核的二維平面磁通量閥門；一種用于探測(cè)RF電場(chǎng)的光學(xué)探針；通過拉曼散射來測(cè)量多孔硅結(jié)構(gòu)的應(yīng)力；對(duì)熱傳感器的一種十分有效的計(jì)算機(jī)模擬模型；對(duì)硅化鉻應(yīng)力傳感器的認(rèn)識(shí)。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(cè)DNA分子；抑制酪氨酸酶的有機(jī)相酶?jìng)鞲衅?；用于人瘤病毒檢測(cè)的DNA壓電生物傳感器；用于檢測(cè)硬質(zhì)小麥安全型的用戶友好的電化學(xué)手持設(shè)備；采用SPR成像技術(shù)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(shù)，主要介紹了實(shí)驗(yàn)室芯片技術(shù)對(duì)基因進(jìn)行分析；利用硅基玻璃芯片對(duì)化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行快速光學(xué)檢測(cè)；采用不同導(dǎo)電納米顆粒來控制復(fù)合材料聚合物的傳感性質(zhì)；采用電化學(xué)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(jī)物雜化材料；聚焦離子束刻蝕用于氣體傳感技術(shù)；一種模擬IPMC傳感器的軟件工具；對(duì)印跡二氧化鈦納米粒子的合成與表征；機(jī)車安全與舒適度測(cè)量；懸臂梁的強(qiáng)制型阻尼振動(dòng)。第五部分為傳感器陣列和多重傳感系統(tǒng)，主要介紹了整合型微重力化學(xué)物質(zhì)檢測(cè)裝置；采用雜化電子鼻原位檢測(cè)硫質(zhì)噴氣孔火山口噴發(fā)的火山氣體；對(duì)主要公路旁的漂浮粒子和氧化氮化合物的檢測(cè)；多傳感器布局在敵對(duì)環(huán)境中的機(jī)器人。第六部分為傳感器網(wǎng)絡(luò)和對(duì)傳感器的數(shù)據(jù)分析，主要介紹了對(duì)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概覽：對(duì)ZGIGBEE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)一瞥；動(dòng)態(tài)場(chǎng)景下塵埃傳感器網(wǎng)絡(luò)：在城市環(huán)境中普遍應(yīng)用性能的研究；一種配置了IEEE 802.15.4的移動(dòng)設(shè)備的便攜式軟件工具；一種神經(jīng)光譜分類的光學(xué)傳感器；對(duì)城市環(huán)境污染檢測(cè)無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的設(shè)計(jì)；應(yīng)用多傳感器微型化系統(tǒng)對(duì)橄欖油進(jìn)行評(píng)價(jià)。
本書幾乎涵蓋了傳感器方面的所有方向，包括化學(xué)、物理、生物以及傳感器構(gòu)架等等。相信從事任何傳感器研究方向的科研人員都會(huì)在本書中找到有參考價(jià)值的內(nèi)容。
[中圖分類號(hào)] G642.2 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] xxxxx-xxxx-xxxx
一、引言
自從進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，國家對(duì)先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的重視程度不斷增強(qiáng)。科技是第一生產(chǎn)力成為中國當(dāng)前科技行業(yè)的重要指引。創(chuàng)新科技與創(chuàng)新教育成為了國內(nèi)高校關(guān)注的重要方向。光電技術(shù)作為先進(jìn)的近代科技發(fā)展行業(yè)技術(shù)，也相應(yīng)受到了國內(nèi)高校的特別關(guān)注，光電教育隨之蓬勃發(fā)展起來，在光電教育中的創(chuàng)新能力培養(yǎng)也不斷深入發(fā)展。光纖作為承載了當(dāng)代信息傳輸交換的主要媒介，在光電教育領(lǐng)域則格外受到青睞。國內(nèi)光電教育方向幾乎都從不同角度開展了光纖教育。光纖本身的誕生、發(fā)展、成熟、提高的歷史進(jìn)程中，也充滿了令人欽佩的諸多創(chuàng)新節(jié)點(diǎn)。比如光纖之父高琨對(duì)光纖的預(yù)言、多種多樣特性的光纖的研制、光纖內(nèi)的波分復(fù)用、光纖放大器等等無不蘊(yùn)含著簡(jiǎn)單而又引人深思的創(chuàng)新實(shí)踐。本文將以《光纖通信》《光纖傳感技術(shù)》等光纖技術(shù)類本科課程教學(xué)為平臺(tái)，努力探索分析光纖中的創(chuàng)新活動(dòng)，實(shí)時(shí)的與課堂學(xué)生共同分享光纖發(fā)展史中的創(chuàng)新點(diǎn)；共同探討前人創(chuàng)新的特點(diǎn)與產(chǎn)生源泉；尤其關(guān)注引導(dǎo)學(xué)生的換位思考方式，努力探索當(dāng)代光纖發(fā)展中的創(chuàng)新實(shí)踐；從而在教學(xué)過程中形成課堂教學(xué)與探討共存，學(xué)習(xí)與創(chuàng)新思考并進(jìn)的教學(xué)模式，為專業(yè)課程教學(xué)發(fā)展改革提供一定的借鑒作用。
二、認(rèn)知?jiǎng)?chuàng)新能力培養(yǎng)
在光纖技術(shù)類知識(shí)體系中，創(chuàng)新發(fā)展是光纖技術(shù)快速穩(wěn)定發(fā)展壯大的重要源泉。光纖通信以及光纖傳感課程的教學(xué)過程中，光纖的發(fā)展史就是一部源泉開創(chuàng)、艱難發(fā)展、柳暗花明、創(chuàng)新加速的燦爛歷程。早在十七世紀(jì)，人們就發(fā)現(xiàn)了水柱導(dǎo)光的現(xiàn)象。日?，F(xiàn)象衍生出了導(dǎo)光的彎曲玻璃棒。光學(xué)射線理論指引下，導(dǎo)光的玻璃纖維----光纖隨之問世。由此說明，創(chuàng)新源于生活、并青睞于有理論知識(shí)準(zhǔn)備的人。
相應(yīng)的，光纖發(fā)展過程中幾乎難以克服的困難擺在了世人面前。當(dāng)時(shí)獲取的導(dǎo)光玻璃纖維的損耗非常之巨大，僅僅能近距離的導(dǎo)光傳輸。二十世紀(jì)六十年代，高琨先生發(fā)表創(chuàng)新性的論文，指出了光纖損耗的根源以及可行的解決思路，只要能夠提純光纖材料，理論表明一定能夠獲得長距離通信可用的光纖。此外，高琨還始終致力于游說世界各國的科技公司開展低損耗光纖的研發(fā)工作。直至1970年，康寧公司按照高琨的思想，成功研制出損耗低于20 dB/km的光纖產(chǎn)品。榜樣的力量是無窮的，很快，世界各國多個(gè)公司開展了一系列的光纖研發(fā)，到1975年，損耗0.16dB/km的常規(guī)光纖正式問世。光纖技術(shù)的發(fā)展也正式進(jìn)入了快速發(fā)展階段。因此，創(chuàng)新留給有扎實(shí)理論分析能力的人，創(chuàng)新實(shí)踐留給有恒心有毅力的長期推廣應(yīng)用研究并堅(jiān)信科學(xué)理論的人。高琨先生因此獲得了2009年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
光纖的發(fā)展歷史中，光纖雛形的誕生以及當(dāng)代光纖的問世就是典型的創(chuàng)新結(jié)果。我們?cè)诠饫w課程教學(xué)過程中，以歷史發(fā)展為主要脈絡(luò)，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)、了解當(dāng)時(shí)的研究背景與歷程，認(rèn)識(shí)創(chuàng)新產(chǎn)生的細(xì)致過程，并培養(yǎng)學(xué)生理解、認(rèn)識(shí)前人的創(chuàng)新成果，為學(xué)習(xí)創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)。
三、分析創(chuàng)新能力培養(yǎng)
光纖課程的課堂講授中，在傳授知識(shí)的同時(shí)，特別關(guān)注一些學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)在當(dāng)年誕生時(shí)的創(chuàng)新。也就是說，在課堂講授中從眾多知識(shí)點(diǎn)中仔細(xì)梳理出的前人的創(chuàng)新工作，并對(duì)這些創(chuàng)新工作的產(chǎn)生緣由進(jìn)行引導(dǎo)性研討，通過深入的發(fā)掘分析，探究前人的創(chuàng)新思想產(chǎn)生的思維方式與知識(shí)環(huán)境基礎(chǔ)等，為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維并養(yǎng)成創(chuàng)新思維做好充分的鋪墊。
光纖課程中，講授到了光纖通信系統(tǒng)中，早期常用的光探測(cè)器是PN半導(dǎo)體光電二極管。但是，對(duì)于PN型光電二極管，從結(jié)構(gòu)分析上，介紹了它的耗盡層尺寸有限，導(dǎo)致接收光信號(hào)被結(jié)區(qū)以外的P或N區(qū)吸收。這時(shí)，產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)因結(jié)區(qū)外的電場(chǎng)力很小而運(yùn)動(dòng)緩慢，這些電荷產(chǎn)生的微小電流將導(dǎo)致PN型光電二極管對(duì)入射光信號(hào)的響應(yīng)度降低，同時(shí)還額外產(chǎn)生了一定的時(shí)延，導(dǎo)致PN型光電二極管的上升時(shí)間有點(diǎn)長，只能用于微秒量級(jí)一下的響應(yīng)系統(tǒng)。面對(duì)這個(gè)問題，我們?cè)谡n堂上提出了一些討論問題：“前人是如何解決的呢？”，“如果是我們面對(duì)這個(gè)問題，有沒有什么解決方案？”。然后，再陳述前人的解決方案，介紹PIN型光電二極管，通過增加一層本征半導(dǎo)體材料，擴(kuò)大了耗盡區(qū)，使得入射光充分照射在耗盡區(qū)內(nèi)，而且絕緣特性使得絕大部分二極管電壓落在這一層，因而其內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)非常強(qiáng)。最終，PIN管的檢測(cè)效率與響應(yīng)速度都得到的明顯的改進(jìn)。這個(gè)創(chuàng)新的改進(jìn)在于接收光結(jié)構(gòu)增大改進(jìn)以及絕緣材料上的壓降特性應(yīng)用的成果。一方面是問題出現(xiàn)，牽引人們思考如何解決問題，另一方面，人們充分認(rèn)識(shí)了解決問題的手段并掌握了相關(guān)技術(shù)基礎(chǔ)理論且進(jìn)行了靈活運(yùn)用。
通過課堂上的創(chuàng)新過程介紹分析闡述，引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí)，不斷的考慮換位思考解決問題的方法，仔細(xì)分析前人的創(chuàng)新思維流的前因后果，進(jìn)而養(yǎng)成勤學(xué)多想的思維習(xí)慣，為自身的創(chuàng)新思維養(yǎng)成做好基本的準(zhǔn)備。
三、發(fā)展探索創(chuàng)新能力培養(yǎng)
我們的課堂不僅僅是傳授知識(shí)、分析問題的課堂，也是與青年大學(xué)生共同探索新知識(shí)、創(chuàng)新技術(shù)的平臺(tái)。傳授知識(shí)的目的就是要學(xué)生掌握知識(shí)并學(xué)會(huì)運(yùn)用知識(shí)，更為重要的是，在傳授知識(shí)的同時(shí)，我們要引導(dǎo)學(xué)生探索新世界、發(fā)展新世界，培養(yǎng)學(xué)生具有濃厚的探索興趣與基本的創(chuàng)新能力。如何培養(yǎng)發(fā)展探索創(chuàng)新能力，問題本身就始終是人類不斷探索發(fā)展的課題。我們對(duì)此在課堂教學(xué)中進(jìn)行了一系列的嘗試性探索，著力引導(dǎo)學(xué)生向創(chuàng)新型人才的方向不斷的努力。
光纖技術(shù)類課程在近年來受到了全國眾多高校的重視，相應(yīng)的課程也紛紛建設(shè)起來并逐漸走向成熟。光纖通信領(lǐng)域的巨大成就一方面給光纖類課程教學(xué)提供了充分的題材，另一方面也仍然存在著很多未知的、誘人的難題等待人們的破解。這為我們的教學(xué)實(shí)踐過程中努力培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)展探索創(chuàng)新能力提供了充分的土壤。
高速光纖通信所面臨的重要問題就是如何擴(kuò)容再擴(kuò)容?，F(xiàn)有光纖的色散問題、非線性問題成為限制光纖通信高速大容量的重要瓶頸之一。就此，我們?cè)谡n堂上大膽進(jìn)行了無限制的討論。結(jié)合非線性四波混頻問題，同學(xué)們指出了色散可以影響四波混頻的成立條件。對(duì)于高功率脈沖傳輸，同學(xué)們建議是否可以嘗試不同波長復(fù)用的脈沖在時(shí)間上交叉復(fù)用。諸如此類的問題討論，使得課堂氣氛熱烈。這里討論的問題是否能夠有效或充分達(dá)到應(yīng)用需求無需探究，但是，討論的學(xué)習(xí)效果明顯大大超過了簡(jiǎn)單的單向型知識(shí)傳授的效果?？梢?，研討教學(xué)本身尤其結(jié)合著探索創(chuàng)新能力培養(yǎng)的深度目標(biāo)，將大大有助于大學(xué)本科專業(yè)知識(shí)教育與學(xué)術(shù)領(lǐng)域引進(jìn)的教育目標(biāo)的高效快速達(dá)成。
四、創(chuàng)新能力培養(yǎng)教育不能是無本之木
教學(xué)與研討組成的創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學(xué)平臺(tái)是大學(xué)教育的追求與近年來各個(gè)高校的建設(shè)目標(biāo)。本文提出了創(chuàng)新能力培養(yǎng)的認(rèn)知?jiǎng)?chuàng)新、分析創(chuàng)新、探索創(chuàng)新的三步走教學(xué)實(shí)踐路線圖，對(duì)創(chuàng)新教學(xué)具有一定的借鑒意義。但是，我們必須清醒的認(rèn)識(shí)，創(chuàng)新能力培養(yǎng)不能是口號(hào)，更不能是無本之木、無水之源。
創(chuàng)新能力培養(yǎng)本身是創(chuàng)新思維邏輯的養(yǎng)成，但創(chuàng)新能力培養(yǎng)更為重要的基石就是充分的基礎(chǔ)知識(shí)。只有學(xué)好、掌握好并能夠運(yùn)用好人類浩瀚知識(shí)中的一粟，才能在創(chuàng)新思維火花閃亮的時(shí)刻，點(diǎn)燃積累的知識(shí)，照亮通向創(chuàng)新成就的大道。
光纖技術(shù)教學(xué)中，創(chuàng)新能力三步走培養(yǎng)的過程中，我們不斷強(qiáng)調(diào)學(xué)生做好創(chuàng)新必需的準(zhǔn)備，那就是學(xué)好光纖技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)。創(chuàng)新成就、輝煌時(shí)刻永遠(yuǎn)是留給99%的做好了充分準(zhǔn)備的人以及1%的上帝的寵兒。我們是上帝的寵兒?jiǎn)幔克晕覀冞€是努力做好充分的準(zhǔn)備吧。
五、結(jié)束語
本文綜合介紹了光纖技術(shù)課程的作用與當(dāng)前大環(huán)境下的重要地位，發(fā)掘其在教學(xué)過程中培養(yǎng)創(chuàng)新思維的作用，提出了認(rèn)知?jiǎng)?chuàng)新、分析創(chuàng)新并探索發(fā)展創(chuàng)新的創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)三步走的基本思路，并特別強(qiáng)調(diào)了創(chuàng)新必然源于強(qiáng)大的知識(shí)背景與靈活的創(chuàng)新思維邏輯。希望本文初步的創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)研討為中國大學(xué)本科專業(yè)課程教學(xué)中的創(chuàng)新能力培養(yǎng)提供一定借鑒。
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中圖分類號(hào)： TU997 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
一、現(xiàn)代大型橋梁健康監(jiān)測(cè)技術(shù)的概念
大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)實(shí)際上是一個(gè)多參數(shù)(包括溫度、應(yīng)力、位移、動(dòng)力特性等)的監(jiān)測(cè)。所謂大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)就是指利用一些設(shè)置在大型橋梁關(guān)鍵部位的測(cè)試元件、測(cè)試系統(tǒng)、測(cè)試儀器，實(shí)時(shí)、在線地量測(cè)大型橋梁結(jié)構(gòu)在運(yùn)營過程中的各種反應(yīng)，并通過對(duì)這些大型橋梁結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位的測(cè)試數(shù)據(jù)的現(xiàn)場(chǎng)采集、數(shù)據(jù)與指令的遠(yuǎn)程傳輸、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存與處理、結(jié)構(gòu)安全狀態(tài)的評(píng)估與預(yù)警等一系列程序，分析大型橋梁結(jié)構(gòu)的安全狀況、評(píng)價(jià)其承受靜、動(dòng)態(tài)荷載的能力和結(jié)構(gòu)的安全可靠性，為運(yùn)營及管理決策提供依據(jù).
大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)涉及多個(gè)學(xué)科交叉領(lǐng)域，隨著現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信號(hào)分析技術(shù)以及人工智能等技術(shù)的迅速發(fā)展，大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)正向?qū)崟r(shí)化、自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化的趨勢(shì)發(fā)展。目前，包含多項(xiàng)檢測(cè)內(nèi)容、能對(duì)大型橋梁狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并集成了遠(yuǎn)程通信與評(píng)判控制的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，已經(jīng)成為大型橋梁健康監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展的前沿.
大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)主要包括監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)技術(shù)、傳感器及其優(yōu)化布設(shè)技術(shù)、數(shù)據(jù)自動(dòng)采集與傳輸技術(shù)、結(jié)構(gòu)仿真分析技術(shù)、健康診斷與結(jié)構(gòu)安全評(píng)估技術(shù)等。
二、大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)技技術(shù)
大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是集結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)、系統(tǒng)辨識(shí)和結(jié)構(gòu)評(píng)估于一體的綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。通常采用各種先進(jìn)的測(cè)試儀器設(shè)備對(duì)大型橋梁在外界各種激勵(lì)(包括交通荷載、環(huán)境荷載等)下的各種響應(yīng)進(jìn)行監(jiān)測(cè);然后對(duì)監(jiān)測(cè)到的各種信息進(jìn)行處理，結(jié)合結(jié)構(gòu)模型等知識(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行診斷，分析結(jié)構(gòu)的損傷狀況;最后對(duì)大型橋梁結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)，并確定科學(xué)的大橋維修、養(yǎng)護(hù)策略。其監(jiān)測(cè)內(nèi)容一般包括
1)大型橋梁結(jié)構(gòu)在正常環(huán)境與交通條件下運(yùn)營的物理與力學(xué)性能響應(yīng)，包括各種荷載下的內(nèi)力(應(yīng)力)、變形、固有頻率、模態(tài)、混凝土的碳化、鋼筋的銹蝕等。
2)大型橋梁重要非結(jié)構(gòu)構(gòu)件(如支座)和附屬設(shè)施的工作狀態(tài);
3)大橋所處環(huán)境條件等。
大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)是運(yùn)用現(xiàn)代的傳感與通訊技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大型橋梁運(yùn)營階段在各種環(huán)境荷載條件下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)與行為，對(duì)于具體的一座大型橋梁的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，由于其本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和監(jiān)測(cè)重點(diǎn)的不同，其相應(yīng)的監(jiān)測(cè)方法、內(nèi)容、規(guī)模、監(jiān)測(cè)效果也各不相同，但總體上應(yīng)遵循以下設(shè)計(jì)準(zhǔn)則:
1、系統(tǒng)功能要求
不同的功能目標(biāo)所要求的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目不盡相同。絕大多數(shù)大跨度大型橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目都是從結(jié)構(gòu)監(jiān)控與評(píng)估出發(fā)的。如果監(jiān)測(cè)系統(tǒng)考慮具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)證的功能，那就要獲得較多結(jié)構(gòu)系統(tǒng)識(shí)別所需要的信息。一般來說，對(duì)于大跨度索支承大型橋梁，需要較多的傳感器布置于橋塔以及加勁梁以及纜索、拉索各部位，以獲得較為詳細(xì)的結(jié)構(gòu)動(dòng)力行為并驗(yàn)證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的動(dòng)力分析模型和響應(yīng)預(yù)測(cè)。
另外，在支座、擋塊以及某些聯(lián)結(jié)部位需安設(shè)傳感器獲取反映其傳力、約束狀況等的信息。因此大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能應(yīng)考慮以下幾個(gè)主要方面:
1）結(jié)構(gòu)整體行為方面:包括研究結(jié)構(gòu)在車橋共同作用、強(qiáng)風(fēng)、強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)下的非線性特性以及橋址處環(huán)境條件變化對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性、靜力狀態(tài)(內(nèi)力分布、變形)的影響等。
2)結(jié)構(gòu)局部問題:例如邊界、聯(lián)接條件，鋼梁焊縫疲勞及其它疲勞問題;結(jié)合梁結(jié)合面的破壞機(jī)制;索支承大型橋梁纜(拉)索和吊桿的振動(dòng)局部損傷機(jī)制。
3)抗震方面:包括各種場(chǎng)地地面運(yùn)動(dòng)的空間與時(shí)間變化、結(jié)構(gòu)相互作用、多點(diǎn)激勵(lì)對(duì)結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響等，通過對(duì)墩頂與墩底應(yīng)變、變形及加速度的監(jiān)測(cè)進(jìn)行大型橋梁抗震分析等。
4)抗風(fēng)方面:包括風(fēng)場(chǎng)特性觀測(cè)、結(jié)構(gòu)在自然風(fēng)場(chǎng)中的行為以及抗風(fēng)穩(wěn)定性。
此外，也應(yīng)重視結(jié)構(gòu)耐久性問題、基礎(chǔ)變形規(guī)律、樁基的承載力等問題。
2、效益/成本分析
監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)首先應(yīng)該考慮建立該系統(tǒng)的目的和功能，對(duì)于特定的大型橋梁，建立結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的目的可以是大型橋梁監(jiān)控與評(píng)估，或是設(shè)計(jì)驗(yàn)證，甚至以研究發(fā)展為目的。一旦建立系統(tǒng)的目的確定，系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目就可以基本上確定，也就可以確定其功能的設(shè)計(jì)要求。但由于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的規(guī)模以及所采用的傳感儀器和通信設(shè)備等的確定需要考慮投資的限度，因此在設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)時(shí)必須對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案進(jìn)行成本/效益分析。根據(jù)功能要求和成本/效益分析將監(jiān)測(cè)項(xiàng)目和測(cè)點(diǎn)數(shù)量設(shè)計(jì)到所需的范圍內(nèi)，以便最優(yōu)化地選擇安裝系統(tǒng)硬件設(shè)施。
三、傳感器及其優(yōu)化布置技術(shù)
傳感器的選擇主要考慮以下幾個(gè)方面的因素:傳感器類型的選擇以及傳感器的精度、分辨率、頻響及動(dòng)態(tài)范圍;傳感器布設(shè)位置以及其周圍動(dòng)態(tài)環(huán)境的影響程度、測(cè)量噪聲的影響程度等。
大型大型橋梁健康檢測(cè)、監(jiān)測(cè)過程中應(yīng)用的傳感器主要用來測(cè)量加速度、速度、位移及應(yīng)變等參數(shù)，由于大型橋梁結(jié)構(gòu)尺寸龐大，同時(shí)自振頻率往往非常低，結(jié)構(gòu)的響應(yīng)水平通常也非常小，因此，要求傳感器必須具有頻響范圍廣、低頻響應(yīng)好、測(cè)量范圍大的特點(diǎn)。傳統(tǒng)的傳感器有壓電式力傳感器、加速度傳感器、阻抗傳感器、應(yīng)變片等，它們己廣泛應(yīng)用于各類工程結(jié)構(gòu)的實(shí)測(cè)中，這里不再贅述.
目前新興的傳感器主要有:疲勞壽命絲、壓電材料傳感器、碳纖維、半導(dǎo)體材料和光纖傳感器等。
光纖傳感器是隨著光纖通訊技術(shù)的蓬勃發(fā)展而涌現(xiàn)出來的一種先進(jìn)的傳感器，是用于長期監(jiān)測(cè)的最理想材料。其主要性能特點(diǎn)包括:
1)具有感測(cè)和傳輸雙重功能;抗電磁干擾、電絕緣、耐腐蝕，本質(zhì)安全可靠，耐久性好;靈敏度高;重量輕、體積小、可撓曲，對(duì)被測(cè)介質(zhì)影響小;
2)便于復(fù)用、成網(wǎng)，有利于與現(xiàn)有光通信技術(shù)組成遙測(cè)網(wǎng)和光纖傳感網(wǎng)絡(luò);
3)測(cè)量范圍廣?？蓽y(cè)量溫度、壓強(qiáng)、應(yīng)變、應(yīng)力、流量、流速、電流、電壓、液位、液體濃度、成分等。
四、大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
現(xiàn)代大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)不只是傳統(tǒng)的大型橋梁檢測(cè)技術(shù)的簡(jiǎn)單改進(jìn)，而是運(yùn)用現(xiàn)代傳感與通信技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大型橋梁運(yùn)營階段在各種環(huán)境條件下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)與行為，獲取反映結(jié)構(gòu)狀況和環(huán)境因素的各種信息，并由此分析結(jié)構(gòu)的健康狀況、評(píng)估結(jié)構(gòu)的可靠性，為大型橋梁的管理與維修決策提供科學(xué)依據(jù).
1 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組建，見圖1：
圖 1典型大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)框圖
2 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則
1)目的與功能的主輔原則
監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)該以建立該系統(tǒng)的目的和功能為主導(dǎo)性原則，建立健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的目的確定后，則系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目和儀器系統(tǒng)就可基本確定。一般而言，建立大型橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要目的是掌握結(jié)構(gòu)的運(yùn)營安全狀況，因此健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)首先考慮以結(jié)構(gòu)安全性為主的監(jiān)測(cè)原則，是能夠關(guān)乎結(jié)構(gòu)安全與否的重點(diǎn)監(jiān)測(cè)內(nèi)容，而其它目的則為輔的。
2)功能與成本最優(yōu)原則
健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的成本通常比較大，其成本一般由三大部分組成:結(jié)構(gòu)仿真分析費(fèi)用、儀器系統(tǒng)費(fèi)用及處理軟件費(fèi)用。結(jié)構(gòu)仿真分析部分費(fèi)用一般較小，但其意義重大。儀器系統(tǒng)是健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)成本的主要部分，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及傳感器數(shù)量越多，監(jiān)測(cè)信息就越全面，從而系統(tǒng)成本就越高;反之則降低系統(tǒng)成本，但同時(shí)可能會(huì)因?yàn)楸O(jiān)測(cè)信息不足而使監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)有效性減小。所以為使系統(tǒng)成本更合理，有必要對(duì)功能與成本進(jìn)行優(yōu)化，使用最小的投資，獲得最大的有效監(jiān)測(cè)信息。信息處理軟件費(fèi)用，其主要功能是對(duì)巨量信息進(jìn)行解釋、存儲(chǔ)、傳輸及初步評(píng)價(jià)等，
該部分費(fèi)用相對(duì)也比較小。
3)系統(tǒng)性和可靠性原則
監(jiān)測(cè)分析、仿真計(jì)算、工程經(jīng)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合，也只有用系統(tǒng)分析原理，使測(cè)點(diǎn)之間、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目之間能相互結(jié)合，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)功效;監(jiān)測(cè)系統(tǒng)最基本的要求是可靠性，而整個(gè)系統(tǒng)的可靠性取決于所組成的各種儀器的可靠性、監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的布置及設(shè)計(jì)的統(tǒng)籌安排和施工上的配合等因素。
4)關(guān)鍵部件優(yōu)先與兼顧全面性原則
關(guān)鍵部件是指各種原因?qū)е碌目赡芷茐膮^(qū)、變形敏感區(qū)及結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位，這些關(guān)鍵部件都必須重點(diǎn)監(jiān)測(cè)。但也應(yīng)考慮全面性，考慮對(duì)結(jié)構(gòu)整體性進(jìn)行監(jiān)測(cè)，例如基礎(chǔ)的總體安全性監(jiān)控等。
5)實(shí)時(shí)與定期監(jiān)測(cè)結(jié)合原則
根據(jù)監(jiān)測(cè)目的、功能與成本優(yōu)化確定監(jiān)測(cè)項(xiàng)目后，應(yīng)該考慮的是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與定期監(jiān)測(cè)分別設(shè)置的原則。由于監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的不同，有些項(xiàng)目不必長期實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，但其監(jiān)測(cè)頻率又遠(yuǎn)高于人工監(jiān)測(cè)，這時(shí)可考慮采用定期監(jiān)測(cè)，以減少后期維護(hù)成本和數(shù)據(jù)處理壓力。
結(jié)束語：
交通運(yùn)輸是一個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)命脈，而大型橋梁是交通的咽喉，大型橋梁的建造和維護(hù)是一個(gè)國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分，同時(shí)也是經(jīng)濟(jì)發(fā)展與技術(shù)進(jìn)步的象征。本文簡(jiǎn)要分析了大型橋梁的健康系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，希望對(duì)同行以幫助。
參考文獻(xiàn)：
[1]孫全勝.智能大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的研究，東北林業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文.2005.
中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-2117（2014）14-00-02
近年來，我國信息技術(shù)飛速發(fā)展，帶來了信息科技與技術(shù)高速發(fā)展的時(shí)代。信息科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)是光纖通信技術(shù)，它是一門飛速發(fā)展的技術(shù)學(xué)科。為了適應(yīng)信息科技飛速發(fā)展和通信行業(yè)對(duì)人才需求的變化，我國許多高等學(xué)府都設(shè)立了光電信息通信類的專業(yè)。這些專業(yè)都以光信息科學(xué)技術(shù)為核心。光信息科學(xué)是一門綜合性很強(qiáng)的學(xué)科，它包括光子技術(shù)、電子技術(shù)、通信技術(shù)和信息技術(shù)等。
光纖是大量信息傳輸?shù)闹匾浇楹腿藗儗?shí)現(xiàn)信息獲取的重要途徑。因此，在其專業(yè)課程的設(shè)置中，專業(yè)的核心主干課程應(yīng)為光纖類課程，它既是專業(yè)類課程也是學(xué)科上的特色課程。我國高等學(xué)府對(duì)光纖傳輸?shù)奈锢砘A(chǔ)和光纖技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行全面的闡述并都設(shè)置了光纖類學(xué)科的課程。但是，由于光纖類學(xué)科課程在教學(xué)內(nèi)容、課程設(shè)置上與社會(huì)所需人才培養(yǎng)上存在著一些問題，致使此類學(xué)科的改革刻不容緩。
1 光纖類學(xué)科課程體系的構(gòu)建
當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)、政治都發(fā)生了深刻的變化以及科技飛速的發(fā)展導(dǎo)致光電通信行業(yè)對(duì)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(shí)行改革，要向基礎(chǔ)化和綜合化的方向不斷地發(fā)展。在人才培養(yǎng)上要加強(qiáng)專業(yè)基礎(chǔ)理論的設(shè)置、擴(kuò)寬專業(yè)口徑的學(xué)習(xí)和素質(zhì)教育。要實(shí)現(xiàn)寬口徑、厚基礎(chǔ)、強(qiáng)素質(zhì)、廣適應(yīng)的信息人才的培養(yǎng)[1]。
1.1 光纖光學(xué)是獲取信息的物理基礎(chǔ)
專業(yè)的基礎(chǔ)學(xué)科是培養(yǎng)過程中傳授學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)，是高等教育的基本工作。在人才培養(yǎng)的過程中高等學(xué)府設(shè)置基礎(chǔ)課程“光纖光學(xué)”，為學(xué)生提供寬厚的光導(dǎo)纖維的基礎(chǔ)理論知識(shí)，討論傳輸?shù)哪Ｊ嚼碚摗⒛ｑ詈侠碚摵凸饫w的傳輸特性。在這門專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)中，我們要著重強(qiáng)調(diào)基本理論的講解?；纠碚撌钦麄€(gè)學(xué)科的基礎(chǔ)，在講解上要盡量運(yùn)用實(shí)例進(jìn)行分析，這樣才能讓學(xué)生更加透徹地了解基本概念。理論是應(yīng)用的基礎(chǔ)，只有理論牢固，才能更好地學(xué)習(xí)以后的光纖技術(shù)應(yīng)用的課程。
1.2 光纖通信和光纖傳感是光纖技術(shù)的應(yīng)用
光纖技術(shù)從信息領(lǐng)域的角度考察，主要是設(shè)計(jì)兩個(gè)方面的內(nèi)容，即信息的傳輸和采集。信息的傳輸是屬于光纖通信技術(shù)，而信息的采集則是屬于光纖傳感技術(shù)。為了緊跟信息技術(shù)的發(fā)展，高等學(xué)府在教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置上，應(yīng)隨著光纖信息技術(shù)的發(fā)展而發(fā)生變化。在課程設(shè)置上應(yīng)有正確的定位，要通過光纖的基本原理和光器件原理對(duì)通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行闡述和講解，使學(xué)生能夠掌握光纖通信的基本原理。只有在原理的基礎(chǔ)上方能夠?qū)π畔⒌膫鞑ズ筒杉猩羁痰睦斫狻？傊谡n程的設(shè)置上要把握研究光信息科學(xué)發(fā)展的基本規(guī)律與技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)的機(jī)制，要以科學(xué)的方法為基礎(chǔ)，更要把握國內(nèi)外光纖類學(xué)科設(shè)置的現(xiàn)狀、問題以及趨勢(shì)，調(diào)整光纖類課程的結(jié)構(gòu)體系，建立起基礎(chǔ)性強(qiáng)、可操作性強(qiáng)的光纖類學(xué)科課程體系[2]。
2 教學(xué)課程內(nèi)容的組織和融合
光纖通訊的人才是具有創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)、高能力的復(fù)合型人才。在光纖系列課程的設(shè)置上要針對(duì)以上特點(diǎn)并根據(jù)光電信息專業(yè)人才所需的知識(shí)、技術(shù)和能力從整體的高度打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式和課程體系，根據(jù)行業(yè)所需的人才設(shè)置光纖類學(xué)科課程，進(jìn)而將其具體化。此外，還應(yīng)該解決原來各課程中對(duì)單一對(duì)象和知識(shí)進(jìn)行整合的問題，避免其內(nèi)容的重復(fù)化，重新建立課程結(jié)構(gòu)體系和內(nèi)容，將教學(xué)的內(nèi)容有機(jī)的結(jié)合，使其更加豐富。
2.1 理論教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置
由于光信息科學(xué)的發(fā)展有著自身的規(guī)律，在光纖通訊的課程的設(shè)置上要符合這一規(guī)律。在課程設(shè)置上要將光纖結(jié)構(gòu)知識(shí)模塊化，只有將其具體的模塊化才能更加清晰地進(jìn)行課程設(shè)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(shù)模塊、光纖傳感原理模塊和光纖傳感應(yīng)用模塊。見表1。
通過對(duì)光纖光學(xué)、光纖通訊原理與技術(shù)、光纖傳感測(cè)試技術(shù)等三個(gè)課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重新的組織和編排，使這三個(gè)課程相輔相成，形成一體。在對(duì)各個(gè)課程體系安排的同時(shí)要對(duì)每個(gè)課程的側(cè)重點(diǎn)進(jìn)行明顯的突出，使其做到特點(diǎn)鮮明、協(xié)調(diào)統(tǒng)一。
2.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置
現(xiàn)代人才的培養(yǎng)不僅要強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)知識(shí)、對(duì)其創(chuàng)新意識(shí)和動(dòng)手能力都有著一定的要求。實(shí)踐教學(xué)過程已經(jīng)成為理工科培養(yǎng)人才的重要環(huán)節(jié)。光信息學(xué)科是一門理論與技術(shù)相結(jié)合的新型學(xué)科，對(duì)于教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置上既要有理論知識(shí)，同時(shí)也要重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目。在實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)置上，好的實(shí)驗(yàn)儀器是必不可少的，如應(yīng)配備光纖熔接機(jī)、光時(shí)域反射儀、光纖信息及傳感實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)等[3]。
（1）光纖基礎(chǔ)操作實(shí)驗(yàn)。光纖基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)是學(xué)生要掌握的基本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。在實(shí)操時(shí)要在一定程度上能操作整個(gè)實(shí)驗(yàn)，這是這個(gè)學(xué)科實(shí)操的重點(diǎn)?；静僮鲗?shí)驗(yàn)是指：光纖數(shù)值孔徑的性質(zhì)和測(cè)量實(shí)驗(yàn)；管線傳輸耗損性質(zhì)與測(cè)量實(shí)驗(yàn)、光源與光纖耦合方法實(shí)驗(yàn)、光纖可調(diào)衰減器特性實(shí)驗(yàn)、光纖隔離器特性及參數(shù)實(shí)驗(yàn)、半導(dǎo)體激光器和發(fā)光二極管特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)、模擬信號(hào)光纖傳輸實(shí)驗(yàn)、數(shù)字信號(hào)光纖傳輸實(shí)驗(yàn)等基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。這些實(shí)驗(yàn)都是本學(xué)科的基礎(chǔ)，對(duì)學(xué)生了解光纖的基礎(chǔ)知識(shí)有著重要的幫助，應(yīng)將其內(nèi)容設(shè)置到教學(xué)的課程中，要求學(xué)生能夠掌握。
（2）特種光纖及模式功率分布傳感原理實(shí)驗(yàn)、光纖分束器參數(shù)及MZ干涉儀原理實(shí)驗(yàn)、光纖傳感的壓力測(cè)量實(shí)驗(yàn)等。這里技術(shù)光纖技術(shù)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容都為必修的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。
在實(shí)驗(yàn)的操作中學(xué)校要給學(xué)生提供方便，對(duì)儀器的操作教師都應(yīng)盡量地進(jìn)行實(shí)際的指導(dǎo)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行全面開放，幫助學(xué)生進(jìn)行仿真模擬實(shí)驗(yàn)。還可以根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)和興趣點(diǎn)，選擇一些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目或者以組單位自己搭建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，這樣不僅能夠提高高校儀器是使用率，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的興趣和提升學(xué)生實(shí)際操作的能力[4]。
綜上所述，光纖通訊是一個(gè)綜合性強(qiáng)的學(xué)科，對(duì)理論和實(shí)際操作的能力都有著一定的要求。我們?cè)谠搶W(xué)科的設(shè)置上要符合光信息科學(xué)發(fā)展的基本規(guī)律，還要結(jié)合光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)的機(jī)制。更要把握我國光纖教學(xué)現(xiàn)狀以及問題，根據(jù)實(shí)際情況，構(gòu)建適合光纖類課程的結(jié)構(gòu)體系。在整個(gè)課程的設(shè)置方面要強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)、突出應(yīng)用。要將理論基礎(chǔ)與實(shí)踐教學(xué)相融合，同時(shí)教學(xué)改革思路也要遵循該原則對(duì)整個(gè)課程進(jìn)行設(shè)置。要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，要運(yùn)用多種教學(xué)手段進(jìn)行創(chuàng)新教育，使學(xué)生對(duì)原理知識(shí)理解的同時(shí)，努力提高對(duì)應(yīng)用環(huán)節(jié)的操作，培養(yǎng)其動(dòng)手的能力，使其學(xué)以致用。同時(shí)要有特色的教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生對(duì)光纖通訊技術(shù)產(chǎn)生興趣，把枯燥的知識(shí)變得有趣，使其適應(yīng)社會(huì)的需求。
參考文獻(xiàn)：
[1]敖,馬春波,朱勇,敖發(fā)良.光纖通信課程教學(xué)改革探討[J].廣西教育,2012(11):37-38.
光纖通信就是利用光導(dǎo)纖維傳輸信號(hào),以實(shí)現(xiàn)信息傳遞的一種通信方式。光導(dǎo)纖維通信簡(jiǎn)稱光纖通信。可以把光纖通信看成是以光導(dǎo)纖維為傳輸媒介的“有線”光通信。實(shí)際上光纖通信系統(tǒng)使用的不是單根的光纖,而是許多光纖聚集在一起的組成的光纜。隨著信息科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,光纖通信技術(shù)越來越受到人們的重視,并逐步地開始普及。究竟什么是光纖通信呢？簡(jiǎn)單地說,光纖通信就是利用光作為信息載體、以光纖作為傳輸?shù)耐ㄐ欧绞?。和以往的通信方式不?光纖的材料是玻璃的,因其是電氣絕緣體,不需要擔(dān)心接地回路,所以光纖之間的串繞非常小;光纖通信系統(tǒng)的通信載體是光波,它的頻率要比以往的電波高得多,再加上光纖又比同軸電纜或?qū)Рü艿膿p耗低得多,光纖通信的容量要比微波通信大幾十倍,光纖的芯很細(xì),由多芯組成光纜的直徑也很小,因此光纖通信的傳輸系統(tǒng)所占空間較小,很好地解決了地下管道擁擠的問題;另外,光波在光纖中傳輸,還不會(huì)因?yàn)楣庑盘?hào)泄漏而擔(dān)心傳輸?shù)男畔⒈蝗烁`聽,可謂好處多多。
1、光纖通信的發(fā)展歷程
1966年,美籍華人高錕同霍克哈姆發(fā)表了關(guān)于傳輸介質(zhì)新概念的論文,這篇論文具有劃時(shí)代的意義,它奠定了利用光纖進(jìn)行通信的基礎(chǔ),指明了利用光纖進(jìn)行通信的可能性。1970年,美國康寧公司成功了研制出了損耗20dB/km的石英光纖。促使光纖通信研究的進(jìn)一步發(fā)展。1976年,NTT公司繼續(xù)將光纖損耗度降低,達(dá)到了0.47dB/km。1977年,美國首先推出了用多模光纖進(jìn)行光纖通信實(shí)驗(yàn)。實(shí)現(xiàn)了第一代光纖通信系統(tǒng)。1981年,實(shí)現(xiàn)了第二代光纖通信系統(tǒng)。1984年,實(shí)現(xiàn)了第三代光纖通信系統(tǒng)。80年代后期,實(shí)現(xiàn)了第四代光纖通信系統(tǒng)。而后,利用光波分復(fù)用提高速率,利用光波來增長傳輸距離的系統(tǒng),即第五代光纖通信系統(tǒng)。
2、光纖通信技術(shù)的特點(diǎn)
2.1 大容量、高速度
光纖通信的第一特點(diǎn)就是容量大,光纖比銅線或電纜有大得多的傳輸帶寬,雖然現(xiàn)在的單波長光纖通信系統(tǒng)由于終端設(shè)備的電子瓶頸效應(yīng)而不能發(fā)揮光纖帶寬大的優(yōu)勢(shì),但是經(jīng)過一系列的技術(shù)處理,單波長光纖通信系統(tǒng)的傳輸容量也在大幅增加,目前,光纖的傳輸速率一般在2.5Gbps 到10Gbps,還有很大的擴(kuò)展空間。
2.2 損耗低
和以往的任何傳輸方式相比,光纖傳輸?shù)膿p耗都是最低的,目前,商品石英光纖損耗可低于0～20dB/km,隨著科技的進(jìn)步,將來采用非石英系統(tǒng)極低損耗光纖,那么,它的損耗可能更低,這就意味著通過光纖通信系統(tǒng)可以跨越更大的無中繼距離,這無疑就減少了中繼站數(shù)目,成本也就可以大幅降下來。
2.3 保密性好
大家都知道,電波傳輸時(shí)容易出現(xiàn)電磁波的泄漏,保密性差,而光波在光纖中傳輸,光信號(hào)被完善地限制在光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中,泄漏的射線則被環(huán)繞光纖的不透明包皮所吸收,不會(huì)出現(xiàn)泄漏,因而光纖通信不會(huì)造成串音,也不會(huì)被竊聽,保密性非常好。
2.4 抗電磁干擾能力強(qiáng)
光纖材料由石英制成的,不僅絕緣性好,抗腐蝕,更重要的是抗電磁干擾能力強(qiáng),它既不受雷電、電離層和太陽黑子的變化和活動(dòng)的干擾,也不受人為釋放的電磁干擾,可以與高壓輸電線平行架設(shè)或與電力導(dǎo)體復(fù)合構(gòu)成復(fù)合光纜,也特別適合于軍事應(yīng)用。
另外,光纖還有很多其他的優(yōu)點(diǎn),比如光纖徑細(xì)、輕柔、易于鋪設(shè),其原料資源豐富,成本低,其自身溫度穩(wěn)定性好、壽命長等等,這些特點(diǎn)決定了光纖將在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
3、光纖通信技術(shù)的應(yīng)用
3.1 光纖通信技術(shù)的分類
(1)光纖傳感技術(shù)。因?yàn)楣饫w傳感器具有耐腐蝕、寬頻帶、防爆性、體積小、耗電少的優(yōu)點(diǎn),所以其可分為功能型傳感器和非功能型傳感器;(2)波分復(fù)用技術(shù)。根據(jù)每一信道光波的頻率不同,利用單模光纖低損耗區(qū)帶來的巨大寬帶資源,可以將光纖的低損耗窗口劃分成為若干個(gè)信道,采用分波器來實(shí)現(xiàn)不同光波的耦合與分離;(3)光纖接入技術(shù)。光纖接入技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛,已經(jīng)應(yīng)用到千家萬戶。光纖接入技術(shù)不僅僅可以解決窄帶的業(yè)務(wù),也可以解決多媒體圖像等業(yè)務(wù)。
3.2 光纖通信技術(shù)的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用
現(xiàn)今,我國的光纖通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展十分迅速,尤其是廣播電視網(wǎng)、電信干線傳輸網(wǎng)、電力通信網(wǎng)等發(fā)展極其迅速,使得對(duì)于光纖光纜的需求量急劇地增加。因?yàn)閺V電綜合信息網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大和系統(tǒng)的復(fù)雜難度的提升,讓我們?cè)趯?duì)于全網(wǎng)的管理和維護(hù)以及設(shè)備故障的判定等問題上存在著很大的難度。為了解決以上存在的問題,采用了ATM+或者是SDH+光纖組成寬帶數(shù)字傳輸系統(tǒng)。對(duì)于這個(gè)傳輸網(wǎng),我們可以采用環(huán)網(wǎng)傳輸系統(tǒng),也可以采用鏈路系統(tǒng)或者是用它們組成的各種不同形式滿足不同需要的符合網(wǎng)絡(luò)。我們可以采用寬帶傳輸系統(tǒng),可以將通道設(shè)置為廣播的方式,這樣的話,可以讓人們?cè)谌魏蔚胤蕉伎梢詫?duì)同樣的電視節(jié)目進(jìn)行下載,也可以讓工作人員對(duì)下載的權(quán)限進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)置,更有利于管理。在全國各地目前已經(jīng)具有基本規(guī)模的有線電視網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上,寬帶多媒體傳輸網(wǎng)絡(luò)是比較容易實(shí)現(xiàn)的。我們可以通過數(shù)據(jù)通道或者是電信網(wǎng)中的語音通道來形成上行信號(hào),也可以通過語音接入系統(tǒng)來完成上行信號(hào)的傳送。
4、光纖通信技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
4.1 向超高速、超大容量發(fā)展
目前10Gbps系統(tǒng)已開始大批量裝備網(wǎng)絡(luò),在理論上,基于時(shí)分復(fù)用的高速系統(tǒng)的速率還有望進(jìn)一步提高,例如在實(shí)驗(yàn)室傳輸速率已能達(dá)到4OGbps,然而,采用電的時(shí)分復(fù)用來提高傳輸容量的作法已經(jīng)接近硅和鎵砷技術(shù)的極限,電的40Gbps系統(tǒng)在性能價(jià)格比及在實(shí)用中是否能成功也還是個(gè)未知因素,可以說采用電的時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)的擴(kuò)容潛力已盡,然而光纖的200nm可用帶寬資源僅僅利用了不到1％,99％的資源尚待發(fā)掘。于是人們將目光轉(zhuǎn)向波分復(fù)用,采用波分復(fù)用系統(tǒng)可以將光纖容量迅速擴(kuò)大幾倍乃至上百倍,可以大大降低成本,可以方便快捷的引入寬帶新業(yè)務(wù),有望實(shí)現(xiàn)光聯(lián)網(wǎng),基于此,近幾年波分復(fù)用系統(tǒng)發(fā)展十分迅速,預(yù)計(jì)不久實(shí)用化系統(tǒng)的容量即可達(dá)到1Tbps的水平。
4.2 實(shí)現(xiàn)光聯(lián)網(wǎng)的全面發(fā)展
盡管波分復(fù)用系統(tǒng)技術(shù)有諸多好處,但依舊是以點(diǎn)到點(diǎn)通信為基礎(chǔ)的系統(tǒng),其靈活性和可靠性還不夠理想,如果在光路上也能實(shí)現(xiàn)類似SDH 在電路上的分插功能和交叉連接功能的話,無疑將增加新一層的威力。根據(jù)這一基本思路,光的分插復(fù)用器（OADM）和光的交叉連接設(shè)備（OXC）均已在實(shí)驗(yàn)室研制成功,并已投入商用。實(shí)現(xiàn)光聯(lián)網(wǎng)的基本目的是:(1)實(shí)現(xiàn)超大容量光網(wǎng)絡(luò);(2)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性,允許網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)和業(yè)務(wù)量的不斷增長;(3)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可重構(gòu)性,達(dá)到靈活重組網(wǎng)絡(luò)的目的;(4)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的透明性,允許互連任何系統(tǒng)和不同制式的信號(hào);(5)實(shí)現(xiàn)快速網(wǎng)絡(luò)恢復(fù),恢復(fù)時(shí)間可達(dá)100ms。光聯(lián)網(wǎng)的全面發(fā)展將對(duì)21世紀(jì)的中國產(chǎn)生重要的影響。
4.3 新一代的光纖
近幾年來隨著IP 業(yè)務(wù)量的爆炸式增長,傳統(tǒng)的單模光纖已暴露出力不從心的態(tài)勢(shì),目前已出現(xiàn)了兩種不同的新型光纖,即非零色散光纖（G.655光纖）和無水吸收峰光纖（全波光纖）。
4.3.1 新一代的非零色散光纖
非零色散光纖（G.655光纖）的基本設(shè)計(jì)思想是在1550 窗口工作波長區(qū)具有合理的較低色散,足以支持10Gbps的長距離傳輸而無需色散補(bǔ)償,從而節(jié)省了色散補(bǔ)償器及其附加光放大器的成本;同時(shí),其色散值又保持非零特性,具有一起碼的最小數(shù)值（如2ps/（nm.km）以上）,足以壓制四波混合和交叉相位調(diào)非線性影響,適宜開通具有足夠多波長的DWDM系統(tǒng),同時(shí)滿足TDM和DWDM兩種發(fā)展方向的需要。
4.3.2 全波光纖
與長途網(wǎng)相比,城域網(wǎng)面臨更加復(fù)雜多變的業(yè)務(wù)環(huán)境,要直接支持大用戶,因而需要頻繁的業(yè)務(wù)量疏導(dǎo)和帶寬管理能力,顯然開發(fā)具有盡可能寬的可用波段的光纖成為關(guān)鍵。全波光纖就是在這種形勢(shì)下誕生的,全波沒有了水峰,光纖可以開放第5 個(gè)低損窗口,從而使可復(fù)用的波長數(shù)大大增加,使元器件特別是無源器件的成本大幅度下降,從而降低了整個(gè)系統(tǒng)的成本;另外上述波長范圍內(nèi),光纖的色散僅為1550nm 波長區(qū)的一半,因而,容易實(shí)現(xiàn)高比特率長距離傳輸。
5、結(jié)語
在新世紀(jì)的信息技術(shù)發(fā)展中,光纖通信技術(shù)將成為重要的支撐平臺(tái),光纖通信也將成為未來通信發(fā)展的主流,光纖通信有著巨大的潛力等待人們的開發(fā)。
參考文獻(xiàn)
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2.邊坡工程風(fēng)險(xiǎn)分析理論與應(yīng)用研究
3.邊坡工程分布式光纖監(jiān)測(cè)技術(shù)研究
4.基于巖體質(zhì)量指標(biāo)BQ的巖質(zhì)邊坡工程巖體分級(jí)方法
5.邊坡工程災(zāi)害防治技術(shù)研究
6.復(fù)雜巖質(zhì)高邊坡工程安全監(jiān)測(cè)三維可視化分析
7.錦屏一級(jí)水電站左岸高邊坡工程整體穩(wěn)定性的模型試驗(yàn)研究
8.邊坡工程中監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)場(chǎng)三維云圖實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)可視化方法
9.突變理論在邊坡工程應(yīng)用的研究進(jìn)展
10.邊坡工程監(jiān)測(cè)技術(shù)分析
11.地震作用下邊坡工程動(dòng)力響應(yīng)與永久位移分析
12.基于強(qiáng)度折減法和容重增加法的邊坡穩(wěn)定分析及工程研究
13.深埋混凝土抗剪結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)方法及其在大型邊坡工程治理中的應(yīng)用
14.光纖光柵測(cè)試技術(shù)在邊坡工程中的應(yīng)用
15.三維不連續(xù)變形分析理論及其在巖質(zhì)邊坡工程中的應(yīng)用
16.工程邊坡綠色防護(hù)機(jī)制研究
17.邊坡工程可靠性的支持向量機(jī)估計(jì)
18.對(duì)邊坡工程安全系數(shù)的思考
19.邊坡工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與風(fēng)險(xiǎn)因子比率分析
20.邊坡工程可靠性分析的最大熵方法
21.西南水電高陡巖石邊坡工程關(guān)鍵技術(shù)研究
22.邊坡工程失穩(wěn)災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)的研究
23.邊坡工程建設(shè)安全評(píng)估方法研究
24.邊坡工程耐久性研究分析
25.邊坡工程輔助決策系統(tǒng)及其在萬梁高速公路中的應(yīng)用研究
26.公路邊坡工程地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估方法研究
27.邊坡工程穩(wěn)定性分析及處治技術(shù)研究
28.中國典型重大邊坡工程穩(wěn)定性與安全評(píng)價(jià)現(xiàn)狀研究
29.邊坡工程風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系的建立與應(yīng)用
30.邊坡工程研究中的新理論和新方法評(píng)述
31.邊坡工程地質(zhì)信息的三維可視化及其在三峽船閘邊坡工程中的應(yīng)用
32.GIS和數(shù)值模擬技術(shù)在邊坡工程中的應(yīng)用評(píng)述
33.巖體邊坡工程中的位移監(jiān)測(cè)及分析
34.公路邊坡工程監(jiān)測(cè)技術(shù)評(píng)價(jià)與分析
35.可用于邊坡工程的三種反演方法
36.泥化夾層對(duì)邊坡工程穩(wěn)定性影響及控制方法研究
37.風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法在邊坡工程中的應(yīng)用
38.預(yù)應(yīng)力錨索格構(gòu)在邊坡工程中的設(shè)計(jì)研究
39.錨桿加固機(jī)理研究及其在邊坡工程中的應(yīng)用
40.分布式光纖傳感技術(shù)在邊坡工程監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究
41.高等級(jí)公路中的邊坡工程問題
42.復(fù)雜邊坡工程穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)及信息施工
43.區(qū)間分析理論及其在邊坡工程中的應(yīng)用
44.邊坡工程中的PSA-ANFIS反演設(shè)計(jì)方法
45.邊坡工程監(jiān)測(cè)資料的穩(wěn)定性判斷和利用
46.巖石邊坡工程塊體系統(tǒng)穩(wěn)定性預(yù)測(cè)、監(jiān)測(cè)與控制
47.植被混凝土在水利邊坡工程中的研究進(jìn)展和應(yīng)用現(xiàn)狀
48.強(qiáng)降雨下元磨公路典型工程邊坡穩(wěn)定性研究
49.既有軟質(zhì)巖邊坡工程檢測(cè)鑒定技術(shù)研究
50.邊坡工程變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究
51.邊坡工程常用穩(wěn)定性分析方法
52.第七屆全國巖土工程實(shí)錄交流會(huì)特邀報(bào)告——基坑與邊坡工程綜述
53.人工智能在礦山巖體邊坡工程中應(yīng)用
54.邊坡工程穩(wěn)定性耦合分析理論與方法研究
55.邊坡工程的爆破效應(yīng)分析
56.福州武警學(xué)院新校區(qū)邊坡工程設(shè)計(jì)研究
57.邊坡工程計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)
58.露天礦邊坡工程系統(tǒng)演化過程
59.電磁波層析成像技術(shù)在復(fù)雜地質(zhì)邊坡工程勘察中的應(yīng)用研究
60.水電建設(shè)中的高邊坡工程
61.高速公路邊坡工程工后穩(wěn)定性評(píng)估
62.抗滑樁在邊坡工程中的研究進(jìn)展及應(yīng)用
63.改進(jìn)粒子群優(yōu)化算法在邊坡工程力學(xué)參數(shù)反演中的應(yīng)用
64.基于光纖傳感的邊坡工程監(jiān)測(cè)技術(shù)
65.三維環(huán)境下邊坡工程地質(zhì)編錄關(guān)鍵技術(shù)研究及系統(tǒng)開發(fā)
66.邊坡工程中抗滑樁的效果評(píng)價(jià)與優(yōu)化設(shè)計(jì)
67.邊坡柔性防護(hù)技術(shù)在巖質(zhì)邊坡工程中的應(yīng)用研究
68.露采邊坡工程特點(diǎn)與有關(guān)問題的探討
69.邊坡工程監(jiān)測(cè)信息可視化分析系統(tǒng)研發(fā)及應(yīng)用
70.港渝兩地邊坡工程中土釘技術(shù)的對(duì)比研究
71.邊坡工程集成式智能決策支持系統(tǒng)研究
72.豎向加筋技術(shù)在邊坡工程中的應(yīng)用研究
73.邊坡工程模糊隨機(jī)可靠度分析
74.基于逆可靠度的邊坡工程反演分析
75.基于異步粒子群優(yōu)化算法的邊坡工程巖體力學(xué)參數(shù)反演
76.論環(huán)境邊坡工程的設(shè)計(jì)與防治措施
77.福建山區(qū)高速公路邊坡工程與錨固技術(shù)
78.大連某檔案中心基坑邊坡工程支護(hù)型式研究
79.極端冰雪災(zāi)害對(duì)邊坡工程穩(wěn)定性影響分析研究
80.有限元強(qiáng)度折減法在元磨高速公路高邊坡工程中的應(yīng)用
81.邊坡工程模糊可靠度研究
82.邊坡工程中的巖石力學(xué)參數(shù)研究方法探討
83.云南紅層分布及其邊坡工程病害分析
84.廣義塑性理論上限法及其在邊坡工程中的應(yīng)用
85.錨桿抗滑樁加固邊坡工程動(dòng)力穩(wěn)定性分析
86.邊坡工程中破裂角和巖體等效內(nèi)摩擦角取值及應(yīng)用若干問題探討
87.邊坡工程評(píng)價(jià)與設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)
88.邊坡工程反饋設(shè)計(jì)研究的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法
89.露天煤礦邊坡工程的發(fā)展趨勢(shì)
90.露天礦邊坡工程技術(shù)的發(fā)展與展望
91.區(qū)間分析在邊坡工程中的應(yīng)用
92.邊坡工程處治技術(shù)分析研究及工程應(yīng)用
93.綠春縣登天門景區(qū)邊坡工程治理方案研究 優(yōu)先出版
94.花崗巖類土質(zhì)邊坡工程特性及加固方法研究
95.邊坡工程失穩(wěn)災(zāi)害預(yù)警的研究
96.基于能量方法的巖體破壞機(jī)理及其在邊坡工程中的應(yīng)用
97.邊坡工程加固需求度評(píng)價(jià)及其應(yīng)用
中圖分類號(hào)：TU37 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(jīng)濟(jì)實(shí)用的橋梁建筑材料在沿海橋梁工程中廣泛應(yīng)用，其中氯離子侵入、鋼筋銹蝕、重載等問題已成為影響結(jié)構(gòu)安全、耐久、高效運(yùn)營的主要因素[1]?；A(chǔ)設(shè)施遭遇環(huán)境破壞的情況在世界許多地區(qū)是嚴(yán)重的、大量存在的問題，并且已經(jīng)逐漸成為一個(gè)經(jīng)濟(jì)問題。其中，鋼筋銹蝕是影響鋼筋混凝土基礎(chǔ)設(shè)施耐久性的主導(dǎo)、關(guān)鍵因素[2-3]。以美國為例，二十世紀(jì)五六十年代前是其基礎(chǔ)設(shè)施大規(guī)模興建時(shí)期，而二十世紀(jì)七八十年代后，美國步入了大規(guī)模基礎(chǔ)設(shè)施修復(fù)時(shí)期。美國1991年的調(diào)查統(tǒng)計(jì)表明，每年基礎(chǔ)設(shè)施的修復(fù)費(fèi)用，已經(jīng)占據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施固定資產(chǎn)的10%，美國鋼筋混凝土銹蝕的修復(fù)費(fèi)每年高達(dá)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(yán)重，20世紀(jì)90年前我國修建的海港工程，一般使用10～20年就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的鋼筋銹蝕，80%以上的港口基本都發(fā)生了嚴(yán)重的鋼筋銹蝕破壞，結(jié)構(gòu)使用壽命基本達(dá)不到設(shè)計(jì)要求[4]。
美國學(xué)者用“五倍定律”形象地說明混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的嚴(yán)重性，特別是設(shè)計(jì)對(duì)耐久性問題的重要性[4]。設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)新建項(xiàng)目在鋼筋防護(hù)方面，每節(jié)省1美元，則發(fā)現(xiàn)鋼筋銹蝕時(shí)采取措施多追加5美元，混凝土開裂時(shí)多追加維護(hù)費(fèi)用25美元，嚴(yán)重破壞時(shí)多追加維護(hù)費(fèi)用125美元。
在海洋環(huán)境混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究領(lǐng)域，雖然國內(nèi)外都已經(jīng)在腐蝕機(jī)理、修補(bǔ)、防護(hù)和耐久性設(shè)計(jì)等方面取得了大量的成果，但由于該問題的復(fù)雜性，目前在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中還只能通過對(duì)混凝土配比、保護(hù)層厚度以及其它一些構(gòu)造措施來間接反映結(jié)構(gòu)對(duì)使用壽命的要求。對(duì)于重要的基礎(chǔ)設(shè)施工程，欲達(dá)到100年或以上的使用年限，國際上尚缺乏普遍認(rèn)可的基于可靠度的設(shè)計(jì)理論，發(fā)達(dá)國家目前的做法是對(duì)基于持續(xù)動(dòng)態(tài)獲得的結(jié)構(gòu)原體耐久性關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行“耐久性再設(shè)計(jì)”，其實(shí)施前提就是動(dòng)態(tài)獲得結(jié)構(gòu)原體耐久性關(guān)鍵參數(shù)的信息反饋。因?yàn)樵俸玫脑O(shè)計(jì)和措施都不能期望能夠預(yù)見在長達(dá)百年服役期內(nèi)的所有環(huán)境負(fù)荷及其耦合作用。
因此，對(duì)于沿海橋梁工程，有必要建立一套完善的結(jié)構(gòu)耐久性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以獲得混凝土結(jié)構(gòu)耐久性下降、強(qiáng)度退化的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，進(jìn)行耐久性再設(shè)計(jì)，提前做好防腐措施。對(duì)于難以到達(dá)的結(jié)構(gòu)，如水下基礎(chǔ)、跨海橋梁基礎(chǔ)、海底隧道等，腐蝕監(jiān)測(cè)更是其他檢測(cè)手段無法替代的。目前國內(nèi)在橋梁的變形等監(jiān)測(cè)方便已經(jīng)有了很多成熟的傳感器和檢測(cè)手段，但是對(duì)于耐久性傳感器的開發(fā)和耐久性監(jiān)測(cè)的研究尚屬空白。為了提高我國的工程質(zhì)量，建設(shè)百年工程，發(fā)展耐久性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是非常有意義也非常必要的。
1 沿海環(huán)境混凝土腐蝕監(jiān)測(cè)原理
混凝土是一種高堿性環(huán)境（pH值約在13左右），鋼筋在這種環(huán)境下表面形成鈍態(tài)膜，因此其腐蝕速率非常低。但是當(dāng)鋼筋混凝土被Clˉ污染時(shí)，如海洋環(huán)境或者橋梁結(jié)構(gòu)冬季灑除冰鹽后，Clˉ通過混凝土表面的空隙逐漸擴(kuò)散至鋼筋表面，Clˉ可以破壞鋼筋的表面鈍性，鋼筋由鈍態(tài)轉(zhuǎn)為活性態(tài)，當(dāng)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(jìn)入腐蝕階段。鋼筋的腐蝕產(chǎn)物多為Fe3O4等氧化物，其體積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于產(chǎn)生這些產(chǎn)物的鋼的體積，因此產(chǎn)生了內(nèi)應(yīng)力，使混凝土開裂?；炷聊途眯韵陆?，性能退化可分為幾個(gè)階段，見圖1。
國內(nèi)目前主要依靠實(shí)驗(yàn)室快速試驗(yàn)獲取的參數(shù)以及現(xiàn)場(chǎng)同條件構(gòu)件破損程度檢測(cè)間接預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)使用壽命，但由于存在各種不確定因素，預(yù)測(cè)精度難以保證，而且存在無法動(dòng)態(tài)反饋的缺點(diǎn)。但如果在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部埋入能監(jiān)測(cè)整個(gè)氯離子侵蝕過程的傳感器，動(dòng)態(tài)地、長期地獲得混凝土腐蝕進(jìn)展情況及一些關(guān)鍵參數(shù)的信息反饋，那么就可以做到精確預(yù)測(cè)。一旦壽命預(yù)測(cè)結(jié)果小于設(shè)計(jì)年限，就可以對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行耐久性再設(shè)計(jì)，及時(shí)啟動(dòng)腐蝕防護(hù)預(yù)案，并繼續(xù)對(duì)前鋒面進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以確認(rèn)腐蝕保護(hù)措施的效果。
2 國外研究現(xiàn)狀
20世紀(jì)80年代末，歐洲開始研發(fā)腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中有德國S+R SensorTech公司的梯形陽極混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)埋式腐蝕監(jiān)測(cè)傳感系統(tǒng)（Anode-Ladder-System，見圖2）和丹麥的FORCE Technology公司的環(huán)形多探頭陽極混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（Nagel-System，見圖3），這兩個(gè)系統(tǒng)在歐洲及非洲很多大型混凝土結(jié)構(gòu)工程中得到了應(yīng)用。兩者的共同原理都是把傳感器安裝在結(jié)構(gòu)內(nèi)部，根據(jù)不同高度陽極的脫鈍腐蝕情況來提前預(yù)警鋼筋的腐蝕時(shí)間。
對(duì)于以上兩種傳感器，不同高度陽極的脫鈍判據(jù)基于電化學(xué)宏電池腐蝕原理[5-6]。然而，大量研究表明，當(dāng)混凝土內(nèi)部相對(duì)濕度處于一般或較低水平時(shí)，由于混凝土電阻率較大，電化學(xué)微電池腐蝕占據(jù)主導(dǎo)地位；只有當(dāng)混凝土內(nèi)部相對(duì)濕度很大（大于90%）時(shí)，宏電池腐蝕才成為主控因素[7-8]，但過大的內(nèi)部濕度會(huì)導(dǎo)致陽極表面電子聚集引起自腐蝕電位顯著負(fù)移，即使陽極處于鈍化態(tài)，測(cè)試得到的宏電流仍會(huì)顯著增加，表現(xiàn)出已經(jīng)脫鈍的假象[9-10]。因此，宏電流測(cè)試技術(shù)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(huì)造成測(cè)試得到的宏電流數(shù)值較小，不容易判斷鋼筋腐蝕的情況；特別是對(duì)于水下區(qū)混凝土的腐蝕監(jiān)測(cè)，以上兩種傳感器并不適用。
基于德國梯形陽極檢測(cè)原理，近些年加拿大的ROCKTEST公司開發(fā)了SENSCORE腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（見圖4），不過這套系統(tǒng)剛剛問世不久，尚未真正大規(guī)模應(yīng)用于工程。
區(qū)別于以上3種基于宏電池測(cè)試技術(shù)的傳感器，美國Virginia Technologies研發(fā)的ECI腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)則有了實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)。該傳感器可實(shí)現(xiàn)5個(gè)主要參數(shù)的測(cè)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?；谖㈦姵販y(cè)試技術(shù)，采用氧化錳固體參比電極，通過測(cè)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(tài)；借助于銀/氯化銀參比電極，可實(shí)現(xiàn)氯離子濃度的監(jiān)測(cè)；混凝土電阻率采用了更為合理的四電極測(cè)試技術(shù)，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(tài)，仍無法避免混凝土在高濕缺氧狀態(tài)下的自腐蝕電位負(fù)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(jié)構(gòu)的監(jiān)測(cè)。（2）氯離子濃度的監(jiān)測(cè)通過銀/氯化銀參比電極相對(duì)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(biāo)定曲線不盡相同，海水中的其他鹵素離子會(huì)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(yàn)。（3）此傳感器只能監(jiān)測(cè)混凝土中某一深度處的腐蝕狀態(tài)，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(duì)整個(gè)腐蝕進(jìn)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，則需在不同深度處放置傳感器，如此便會(huì)大大增加監(jiān)測(cè)成本。
3 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
國內(nèi)也有大量研究人員和機(jī)構(gòu)進(jìn)行混凝土耐久性傳感器的研制和開發(fā)。近年來誕生的多項(xiàng)關(guān)于混凝土中鋼筋腐蝕監(jiān)測(cè)的發(fā)明專利在一定程度上反映了國內(nèi)同行在這方面的不懈追求，也反映了這個(gè)研究領(lǐng)域活躍的現(xiàn)狀。趙永韜[14]的發(fā)明涉及一種測(cè)試和分析材料耐腐蝕性能和鋼筋腐蝕速度的儀器，可測(cè)量腐蝕體系的極化電阻、塔菲爾斜率等參數(shù)；宋曉冰等[15]公開的發(fā)明涉及一種鋼筋混凝土構(gòu)件中的鋼筋腐蝕長期監(jiān)測(cè)傳感器，可用于直接對(duì)腐蝕發(fā)生的載體（鋼筋）進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，確定腐蝕介質(zhì)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(jiān)測(cè)方法，由光柵波長移動(dòng)量及速率推斷鋼筋腐蝕程度與速率的關(guān)系；梁大開等人[17]的發(fā)明涉及長周期光纖光柵的鋼筋腐蝕監(jiān)測(cè)方法及其傳感器，通過判斷光柵是否發(fā)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(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室對(duì)金屬銹蝕的在線無損腐蝕電化學(xué)監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)研究[18]，并開發(fā)了相應(yīng)的電化學(xué)傳感器等探測(cè)儀樣機(jī)。吳文操[19]采用無線監(jiān)測(cè)技術(shù)，研究改進(jìn)了基于射頻技術(shù)的鋼筋腐蝕無線傳感器，并進(jìn)行了電路分析和傳感器實(shí)驗(yàn)研究。
現(xiàn)階段，對(duì)于氯離子濃度的監(jiān)測(cè)主要基于銀/氯化銀參比電極來實(shí)現(xiàn)。但在實(shí)際應(yīng)用中參比電極的穩(wěn)定性與耐久性能仍有待驗(yàn)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(shí)間及鋼筋附近氯離子濃度，Liu.T通過試驗(yàn)回歸分析建立了如下計(jì)算模型。該項(xiàng)目擬通過大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)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(shí)間之間的映射關(guān)系，以期提出一種新的氯離子濃度監(jiān)測(cè)技術(shù)。
式中：i為腐蝕電流密度，μA/cm2；Cl為氯離子濃度，kg/m3；T為環(huán)境溫度，K；Rc為混凝土電阻，Ω；t為時(shí)間，a。
4 結(jié)語
該文對(duì)目前國內(nèi)外在混凝土耐久性監(jiān)測(cè)技術(shù)方面的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。該文旨在分析國內(nèi)外在耐久性監(jiān)測(cè)技術(shù)方面的討論，指出各種傳感技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，為研究人員在耐久性監(jiān)測(cè)傳感器的研發(fā)方面提供新的思路。特別是對(duì)使用最為廣泛的Anode-Ladder-System and Corrowatch System這兩種傳感器進(jìn)行了深入分析，由于這兩種傳感器的檢測(cè)原理是鋼筋銹蝕半電池電位測(cè)試原理，因此該傳感器受混凝土內(nèi)部濕度影響較大。對(duì)于美國的ECI傳感器，該文也進(jìn)行了優(yōu)缺點(diǎn)分析，特別是該傳感器只能監(jiān)測(cè)一個(gè)深度的耐久性劣化闡述，若要監(jiān)測(cè)不同深度的耐久性劣化進(jìn)程，則需布置多個(gè)傳感器，如此將顯著增加監(jiān)測(cè)成本。最后，該文提出一個(gè)監(jiān)測(cè)氯離子氯離子的間接方法，即通過監(jiān)測(cè)混凝土內(nèi)部溫度、電阻率、鋼筋電流密度等參數(shù)反算氯離子濃度。
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