DC 欄位 | 值 | 語言 |
dc.contributor | 劉佩玲 | zh-TW |
dc.contributor | Liu, Pei-Ling | en |
dc.contributor | 臺灣大學:應用力學研究所 | zh-TW |
dc.contributor.author | 李妤翎 | zh-TW |
dc.contributor.author | Lee, Yu-Ling | en |
dc.creator | 李妤翎 | zh-TW |
dc.creator | Lee, Yu-Ling | en |
dc.date | 2009 | en |
dc.date.accessioned | 2010-05-18T05:03:43Z | - |
dc.date.accessioned | 2018-06-29T00:16:22Z | - |
dc.date.available | 2010-05-18T05:03:43Z | - |
dc.date.available | 2018-06-29T00:16:22Z | - |
dc.date.issued | 2009 | - |
dc.identifier.other | U0001-2907200915570500 | en |
dc.identifier.uri | http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/183571 | - |
dc.description.abstract | 公共工程通常是定期進行安全檢測,但是災害常無預警發生,而造成重大的人員傷亡。因此如何發展出一套監測系統,以有效監測結構物的狀況,並在可能有危害時發出警訊是未來相當重要的課題。 混凝土結構是最常見之工程結構,其瀕臨破壞時,常發生龜裂現象,因此裂縫偵測對混凝土結構之安全監測一直倍受重視。傳統裂縫檢測方式有很多種,大部分都是定點式量測,且需要人員到現場操作,不但耗費人力和時間,也不能即時監控建築的情況。近年發展的分佈式布里淵光纖檢測系統(BOCDA)具有高解析度,以及分佈式量測的特點。本研究之主旨即研究以BOCDA對混凝土裂縫進行監測之可行性。 由於BOCDA系統為多種儀器所組成,因此有時會發生雜訊掩蓋真正訊號,而導致結果判讀錯誤的情況發生。為提高BOCDA系統之可靠度,本研究對此系統加以改良,新增兩個模組:一為在探測波(probe)端加入衰減器調整模組,利用衰減器控制調整探測波的強度,並自動選擇最佳衰減值,使頻譜強度最強且較集中;二為在測試區前端加入極化最佳化模組,將探測波和泵波(pump)的極化狀態調整至一致,使布里淵增益變大,以提高訊雜比。 本研究將改良之BOCDA系統應用於一混凝土梁之三點彎矩試驗,以偵測裂縫開裂情況。由實驗結果發現,本研究所新增之改良模組確實能大幅提升量測結果的準確性,而且即使由肉眼無法觀測到的裂縫,布里淵頻譜已開始產生變化,由變化的位置和變化量即可推估裂縫產生位置及寬度,利用不同高度鋪設光纖也可知道裂縫增長的情況。由於裂縫的產生無法預期,本研究可提供即時監測,改善傳統量測的困境。並藉由長時間對結構體的量測,可以有效掌握結構體受損的情況。 | zh-TW |
dc.description.tableofcontents | 致謝 I要 II錄 IV目錄 VI目錄 XI片目錄 XII一章 介紹 1.1 動機與目的 1.1 文獻回顧 2.1.1 FBG(Fiber Bragg Grating) 2.1.2 OTDR (Optical Time-Doman Reflectometer)光時域反射儀 3.1.3 BOTDR(Brillouin Optical Time Domain Reflectometer) 4.1.4 BOCDA (Brillouin Optical Correlation Domain Analasys ) 5.2 內容大綱 6二章 光纖感測原理 9.1 光纖簡介 9.1.1 光纖構造 9.1.2 光纖傳輸 9.1.3 光纖種類 10.2 光散射 12.2.1 光纖散射 12.2.2 布里淵散射 13.2.3 激發性布里淵散射理論 14.3 BOCDA 19.3.1 BOCDA架構 19.3.2 BOCDA原理 20.3.3 BOCDA空間解析度 22.3.4 BOCDA定位原理 24.3.5 BOCDA元件 25.3.5.1 被動元件 25.3.5.2 衰減器(attenuator) 26.3.5.3 極化控制器(polarization controller) 26.3.5.4 DBF雷射2極體(Distributed Feedback Laser Diode) 27.3.5.5 電光調變器(Electro-optic modulators) 27.3.5.6 鎖相放大器(Lock-in amplifier) 28.3.5.7 摻鉺光纖光放大器(Erbium-Doped Fiber Amplifier EDFA) 30.3.6 BOCDA量測流程 30三章 系統改良 41.1 PROBE強度最佳化 41.2 極性最佳化 44.3 系統改良後BOCDA量測流程 47四章 混凝土應用量測 57.1 布里淵頻譜量測 57.1.1 單模光纖(Single Mode Fiber) 57.1.2 色散飄移光纖(Dispersion Shift Fiber(DSF)) 57.2 實驗規畫與流程 58.3 實驗結果與分析 62五章 結論 149考文獻 151目錄1.1 脈波寬度與布里淵頻寬間的關係[7] 81.2 BOTDR示意圖[5] 82.1 光線入射光纖示意圖 322.2 不同種折射率分佈之光纖(A) 階梯型折射率分佈光纖(B) 連續型折射率分佈光纖(C)單模光纖 322.3 激發性布里淵散射[18] 332.4 入射光與散射光與音波間的關係[18] 332.5 自發性光散射圖[18] 332.6 頻率隨應變(溫度)變化產生飄移 342.7 BOCDA系統架構示意圖 342.8 PUMP和PROBE的調變波形和拍擊頻譜 (A) PUMP和PROBE在CORRELATION PEAK位置的調變情形 (B)非CORRELATION PEAK位置的調變情形 (C) PROBE在CORRELATION PEAK位置的頻譜(實線)及增益頻譜(虛線) (D) 在非CORRELATION PEA位置的頻譜及增益頻譜[10] 352.9 利用CORRELATION PEAK計算位置[19] 352.10 光隔絕器 362.11 光循環器 362.12 極化控制器使PUMP和PROBE極化狀態一致 362.13 雷射中心頻率(THZ)以及輸出功率(DBM)關係[3] 372.14 原始BOCDA量測流程圖 383.1 PUMP&PROBE入射光纖能量強度示意圖 493.2 布里淵增益與PUMP & PROBE入射能量關係圖 493.3 PROBE衰減值與布里淵頻率關係示意圖 493.4 SM位置:不同PROBE衰減值下的布里淵頻率 503.5 10DBM衰減值下的布里淵頻率 503.6 SM位置:布里淵增益/頻寬 VS.衰減值 513.7 DSF位置:不同PROBE衰減值下的布里淵頻率 513.8 DSF位置:布里淵增益/頻寬 VS.衰減值 523.9 入射光極性在光纖中變化情形 523.10 極性模態色散 523.11 2CM DSF未極化最佳化量測結果 533.12 極化控制器內四組光纖極性的變動 533.13 掃頻時微調極性的變動 543.14 2CM DSF極化最佳化後量測結果 543.15 系統改良後BOCDA量測流程圖 554.1 單模光纖布里淵頻譜 724.2 色散飄移光纖布里淵頻譜 724.3 初始光纖鋪設 734.4 脫模後光纖狀況 734.5 應變規配置圖 734.6 D1 0KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 744.7 D1 500KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 744.8 D1 1000KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 754.9 D1 1500KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 754.10 D1 2000KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 764.11 D1 2500KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 764.12 D1 3000KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 774.13 B1 0KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 774.14 B1 500KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 784.15 B1 1000KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 784.16 B1 1500KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 794.17 B1 2000KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 794.18 B1 2500KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 804.19 B1 3000KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 804.20 C1 0KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 814.21 C1 500KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 814.22 C1 1000KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 824.23 C1 1500KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 824.24 C1 2000KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 834.25 C1 2500KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 834.26 C1 3000KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 844.27 B2 0KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 844.28 B2 500KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 854.29 B2 1000KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 854.30 B2 1500KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 864.31 B2 2000KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 864.32 B2 2500KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 874.33 B2 3000KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 874.34 D5 0KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 884.35 D5 500KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 884.36 D5 1000KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 894.37 D5 1500KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 894.38 D5 2000KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 904.39 D5 2500KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 904.40 D4 0KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 914.41 D4 500KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 914.42 D4 1000KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 924.43 D4 1500KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 924.44 D4 2000KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 934.45 D4 2500KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 934.46 A5 0KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 944.47 A5 500KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 944.48 A5 1000KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 954.49 A5 1500KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 954.50 A5 2000KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 964.51 A5 2500KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 964.52 A5 3000KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 974.53 E 0KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 974.54 E 500KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 984.55 E 1000KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 984.56 E 1500KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 994.57 E 2000KG荷重下布里淵頻譜(未進行極化最佳化) 994.58 D1 0KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1004.59 D1 500KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1004.60 D1 1000KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1014.61 D1 1500KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1014.62 D1 2000KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1024.63 D1 2500KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1024.64 D1 3000KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1034.65 B1 0KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1034.66 B1 500KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1044.67 B1 1000KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1044.68 B1 1500KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1054.69 B1 2000KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1054.70 B1 2500KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1064.71 B1 3000KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1064.72 C1 0KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1074.73 C1 500KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1074.74 C1 1000KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1084.75 C1 1500KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1084.76 C1 2000KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1094.77 C1 2500KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1094.78 C1 3000KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1104.79 B2 0KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1104.80 B2 500KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1114.81 B2 1000KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1114.82 B2 1500KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1124.83 B2 2000KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1124.84 B2 2500KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1134.85 B2 3000KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1134.86 D5 0KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1144.87 D5 500KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1144.88 D5 1000KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1154.89 D5 1500KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1154.90 D5 2000KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1164.91 D5 2500KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1164.92 D4 0KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1174.93 D4 500KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1174.94 D4 1000KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1184.95 D4 1500KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1184.96 D4 2000KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1194.97 D4 2500KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1194.98 A5 0KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1204.99 A5 500KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1204.100 A5 1000KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1214.101 A5 1500KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1214.102 A5 2000KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1224.103 A5 2500KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1224.104 A5 3000KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1234.105 E 0KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1234.106 E 500KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1244.107 E 1000KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1244.108 E 1500KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1254.109 E 2000KG荷重下布里淵頻譜(進行極化最佳化後) 1254.110 混凝土裂縫示意圖 1264.111 D1 3000KG應變圖 1274.112 D5 頻率圖 1274.113 D5 500KG荷重下應變圖 1284.114 D5 1000KG荷重下應變圖 1284.115 D5 1500KG荷重下應變圖 1294.116 D5 2000KG荷重下應變圖 1294.117 D5 2500KG荷重下應變圖 1304.118 D5 應變圖 1304.119 D4 頻率圖 1314.120 D4 500KG荷重下應變圖 1314.121 D4 1000KG荷重下應變圖 1324.122 D4 1500KG荷重下應變圖 1324.123 D4 2000KG荷重下應變圖 1334.124 D4 2500KG荷重下應變圖 1334.125 D4 應變圖 1344.126 A5 500KG荷重下應變圖 1354.127 A5 1500KG荷重下應變圖 1364.128 A5 2500KG荷重下應變圖 1374.129 A5 3000KG荷重下應變圖 1374.130 A5 應變圖 1384.131 E 頻率圖 1384.132 E 500KG荷重下應變圖 1394.133 E 1000KG荷重下應變圖 1394.134 E 1500KG荷重下應變圖 1404.135 E 2000KG荷重下應變圖 1404.136 E 應變圖 1414.137 D1裂縫未長出時頻率圖 1414.138 D1應變規與光纖量測應變比較[19] 142目錄4.1 灌漿前訊號損失 1434.2 脫模後光纖訊號損失狀況 1434.3 D5光纖荷重增加時裂裂縫處應變變化 1434.4 D5光纖荷重增加時裂縫寬度變化 1434.5 D4光纖荷重增加時裂裂縫處應變變化 1444.6 D4光纖荷重增加時裂縫寬度變化 1444.7 E光纖荷重增加時裂裂縫處應變變化 1444.8 E光纖荷重增加時裂縫寬度變化 1454.9 D1光纖裂縫寬度(CM) 1454.10 3000KG實際裂縫寬度 145片目錄片2.1 衰減器 39片2.2 極化控制器 39片2.3 DFB雷射二極體 40片2.4 鎖相放大器 40片3.1 拉伸試驗器 56片4.1 混凝土抗壓強度測試圓柱試體 146片4.2 實驗配置圖 146片4.3 混凝土前視裂縫圖 147片4.4 混凝土後視裂縫圖 147片4.5 D1 裂縫圖 148片4.6 底部裂縫圖 148 | en |
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dc.title | 分佈式布里淵光纖感測系統於裂縫監測之應用 | zh-TW |
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顯示於: | 應用力學研究所
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