分佈式布里淵光纖感測系統於自動定位與結果判讀之研究

Abstract

光纖感測技術已經廣泛應用於橋樑以及公共建設的監測。傳統光纖感測器屬定點式量測，故必須鋪設大量光纖方能較有效掌握結構物整體狀況，但由於破壞區域無法預知，因此即使量測結果正常，仍無法確保結構之安全。分佈式光纖布里淵散射量測系統（BOCDA）具有高精度、分佈式感測之優點，因此本研究之目的在發展BOCDA感測之相關技術，包括自動定位技術以及量測結果的判讀方法。 首先，在光纖中熔接定位光纖，並進行布里淵增益掃描，再對布里淵增益圖進行訊號處理，由量測區域起迄點決定相關性頻率的範圍，即可達到自動定位量測。自動定位技術可減少人為誤差、加快系統量測的速度，並精準地定位出布里淵頻率對應於結構物的空間分佈。 在量測結果的判讀上，本研究首先藉由實驗建立加載及卸載情況下的布里淵頻率—應變曲線（校正曲線）。其次，本研究提出以布里淵增益密度圖來輔助布里淵頻率分佈圖之解讀，以判別應變發生之區域。最後，由於此系統具有分佈式量測與高解析度的優點，故提出使用應變積分的方式，來推算光纖的伸長量。 經由模型試驗，可以驗證自動定位量測的精準性。在校正曲線驗證實驗中，以應變規與系統量測值做比較，證實校正曲線之正確性。布里淵增益密度圖與光纖應變積分的方式，亦證實其在量測結果判讀上的可行性。