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研究生:吳信宏
研究生(外文):Hsin-Hung Wu
論文名稱:光纖光柵感測器應用於橋梁結構監測之研究
指導教授:張國鎮張國鎮引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣大學
系所名稱:土木工程學研究所
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:178
中文關鍵詞:光纖光柵監測系統光纖沖刷計
外文關鍵詞:Fiber Bragg GratingMonitoring SystemOpitical Fib
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就橋梁工程而言,相關的建造技術已經日趨成熟,而在設計施工階段的安全都有一定的標準,然而左右橋梁長期的安全的重要因素卻是完工後的監測與維修。光纖光柵感測器其優點在於徑細質輕、可撓性高、耐惡劣環境、可一條線路量測多點應變,而且也已經證實其傳輸訊號較傳統電阻式應變計還要穩定,因此非常適合作為感測監測系統之元件。
本文在研究有關光纖光柵於橋梁監測之研究,運用光纖光柵感測器針對中二高烏日橋進行長期的監測,並搭配遠端訊號傳輸,建構一套完整的橋梁監測系統。並且研發光纖沖刷計,由相關試驗驗證其可行性,並改進其缺點,使其可以安裝於現地之要求。最後搭配新的監測技術-BOTDR,並由一些簡單的試驗驗證其量測值的準確性。期待可以藉由以上的研究成果,提供新的感測技術做為參考,日後可以建立更穩定、可靠的橋梁監測系統,以保障生命財產之安全。


As far as bridge engineering is concerned, there are standards of the security in the process of design and construction, but monitoring and maintenance is long-term important factor of security of bridges. The fiber optical sensors base on Fiber-Bragg Grating (FBG) devices have many advantages such as light weight, small size, flexibility, enduring adverse circumstances, and it can be multiplexed in a series of arrays along a single fiber. So FBGs are suited to be the component of monitoring system.
FBGs are used on long-term monitoring a highway bridge and collocating remote control to set up a complete monitoring bridge system. Then, inventing the instrument used to monitor the variation of scouring depth of bridge columns and installed on bridges. Finally, do some tests to verify accuracy of a new monitoring technique-BOTDR. So as to set up stable and reliable monitoring system to make sure the safety of the life in the future.


誌謝 一
摘要 二
Abstract 三
目錄 四
表目錄 七
圖目錄 八

第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 2
1.3 論文架構 4
第二章 光纖感測器之原理 7
2.1 光纖簡介 7
2.1.1 光纖歷史 7
2.1.2 光纖優點 10
2.1.3 光纖分類 12
2.2 光纖傳輸原理與損失 14
2.2.1 光纖傳輸原理 14
2.2.2 光纖傳輸損失 17
2.3 光纖感測器 19
2.3.1 光纖感測器分類 20
2.3.2 光纖感測網路 22
2.4光纖光柵感測器 23
2.4.1 光纖布拉格光柵原理 24
2.4.2 光纖光柵感測原理 26
2.5 光纖感測監測應用 28
第三章 光纖光柵感測器於橋梁之監測 33
3.1 應變感測器系統 33
3.1.1 應變感測器種類 34
3.1.2 應變感測器實驗 36
3.2光纖橋梁監測系統 38
3.3 光纖光柵感測器於實地橋梁之監測 44
3.3.1 光纖光柵應變計訊號檢查 44
3.3.2 光纖光柵應變計之量測 45
3.3.3 光纖光柵測速鋼筋 47
3.4 遠端傳輸於橋梁監測之應用 48
3.4.1 遠端監測系統之需求 49
3.4.2 遠端監測系統之建構 51
3.4.3 遠端監測系統之測試 55
第四章 光纖感測器用於量測沖刷之研究 57
4.1 國內外沖刷量測機制 57
4.2 光纖沖刷計 62
4.2.1 懸臂型沖刷監測計 62
4.2.2 網狀型沖刷監測計 65
4.2.3 試片型旗杆式沖刷監測計 66
4.2.4 試片型圓柱式沖刷監測計 69
4.2.5 套管型沖刷監測計 76
4.4 光纖沖刷計於橋梁之安裝 77
第五章 BOTDR監測技術之初步研究 81
5.1 BOTDR量測原理 81
5.2 BOTDR之初步測試 83
5.2.1 BOTDR之溫度實驗 84
5.2.2 BOTDR之載重試驗 85
5.2.3 BOTDR用於鋼筋腐蝕監測 85
5.3結果與討論 88
第六章 結論與建議 89
6.1 結論 89
6.2 建議 91
參考文獻 93



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