针对桥梁沉降长期监测难以及现有监测手段局限性，项目开展了基于光纤超声波传感器的桥梁沉降长期在线监测系统研究, 研究工作及进展如下: 1、研究了多模干涉光纤传感器研究传感机理，设计开发出多模干涉光纤传感器并实现对25kHz以上高频超声波的探测。通过abqus有限元模拟结合试验揭示了传感器膜片与灵敏度之间响应规律，通过优化设计进一步提高了光纤传感器对高频超声波的响应灵敏度,其探测灵敏度提高3倍。 2、设计搭建了光纤超声波非接触式位移探测系统,成功实现对7米范围内位移的超声波探测. 在此基础上提出并实现了双传感器信号参考技术实现对位移的高精度探测,消除外界环境以及系统自身噪声对传感系统影响。 3、提出并采用连续波相位分析法实现光纤超声波传感器实现对位移非接触式测量，位移分辨率达到0.2mm但其缺点是量程小。 4、提出并实现了基于双传感器脉冲探测法的位移传感方案，用于克服连续波相位法量程有限的缺点，实现了对位移变化的大量程非接触式探测，但位移测量精度较低，仅为2mm。 5、首次提出并研究了一种新型基于脉冲-相位探测法的高精度、大量程位移传感方案，突破脉冲探测法精度低以及连续波相位探测法量程小的技术瓶颈，在实现大范围位移测量的同时，保证其测量高精度的要求，其测量分辨率达0.3mm以上，位移探测量程可达7米以上。 6、深入研究了双平衡微波鉴相技术并设计开发出了集成化硬件鉴相解调模块，实现对动态位移所引起传感器信号相位变化的实时探测与解析。 7、结合桥梁工后沉降特点，设计并实施了模拟桥梁沉降的测试试验，所开发传感系统沉降监测试验重复性达到0.4mm以上。 8、基于以上研究拓展提出并试验实现了分布式光纤超声波传感对三维位移变化的测量 该课题实现并验证了光纤超声波传感技术用于桥梁非接触式沉降监测的可行性，一方面为解决实际工程问题提供了新思路与研究基础；另一方面通过结构健康监测与光纤传感之间学科深度交叉与融合，促进了相关学科及前沿技术发展。 2100433B

针对目前桥梁缓变沉降的长期在线监测这一技术难题及需求，研究新型基于光纤超声波传感技术的桥梁沉降分布式实时监测技术，以满足桥梁沉降监测对长期性, 分布式, 抗干扰性及高分辨率的需求。根据此思路，首先提出并研究基于高灵敏度光纤超声波的桥梁沉降传感系统，实验研究测试光纤超声波传感器的沉降响应特性，针对性设计并改进光纤超声波传感系统，优化光纤超声波传感器分辨率以及对高频超声波的响应能力，研究解决光纤超声波传感器由于外界温度与湿度变化所产生的交叉敏感问题，并研究其相应补偿技术，提高传感器长期可靠性与稳定性。其次通过有限元分析与试验相结合建立相应的桥梁沉降理论及实验模型，研究建立针对分布式光纤超声传感技术的桥梁沉降特性分析与计算模型，并开发相应的沉降传感数据自动分析与处理系统。最后实验建立并优化分布式光纤传感器布设方案，研究实现光纤超声波传感技术对桥梁沉降的分布式长距离高分辨率在线监测。

分布式光纤感测技术为地质灾害预测预警与岩土工程安全监测提供了一个新的监测理念和技术手段。本专著是作者团队二十年来在地质与岩土工程分布式光纤监测技术方面研究成果的总结，全书包括十章。在介绍了地质与岩土工程监测特点和分布式光纤感测技术的工作原理与技术优势的基础上，系统地展现了研究团队在分布式光纤感测技术性能、光纤传感器与传感光缆、地质与岩土工程多场光纤监测技术、分布式光纤监测系统、光纤大变形监测技术与现场布设、土工模型试验光纤测试技术、岩土工程和地质灾害光纤监测技术等八个方面的研究成果。书中还附有符号表、参考文献、名词术语和索引等。

空间分辨率：≤1.3mm；距离分辨率：≤0.65mm；采样频率：≥23.8HZ；传感光纤测试距离：≥10m；最大应变量程：≥±10000με；应变测试精度：≤±1.0με；应变测试重复性误差：不高于±0.55% FS；传感光纤类型：普通单模光纤；分析软件可进行云图显示处理；详细技术参数参照《分布式光纤应变监测分析系统招标要求》。

结构监测 大型结构的应力应变和温度监测(管道, 近海石油平台, 油井, 大坝, 堤坝, 桥梁, 建筑物, 隧道, 电缆) 渗漏探测 液体或天然气管道, 工业处理, 大坝, 罐体. 交通运输 路面的结冰探测, 铁路监测安全系统 火情或过热温度探测, 电力电缆监视, 信号窃听监视, 垃圾处理站监测, 山体滑坡监测. 光纤通信 光纤光缆生产在线控制, 光缆维护, 工作光缆应变监测, 光纤掺杂物测量. 环境测量 热, 通风和空气条件(HVAC), 外界海洋，森林，野外场所的长。 2100433B