時(shí)間：2023-03-16 15:47:53
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關(guān)鍵詞：隧道工程；光纖；監(jiān)控量測；隧道施工；隧道火災(zāi)；健康監(jiān)測
傳統(tǒng)的傳感器是以應(yīng)變－電壓為基礎(chǔ)，以電信號來反映結(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)測和實(shí)時(shí)監(jiān)測。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
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)測成本。隧道的監(jiān)控量測包括必測項(xiàng)目和選測項(xiàng)目，其中的必測項(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。必測項(xiàng)目中的這四項(xiàng)在隧道的監(jiān)控量測工作中一般均需要做測試，這些項(xiàng)目一般通過觀察、描述和光學(xué)測量儀器如水準(zhǔn)儀、全站儀等進(jìn)行監(jiān)測，所以，隧道監(jiān)控量測的必測項(xiàng)目一般不采用光纖應(yīng)變傳感器。選測項(xiàng)目中的錨桿內(nèi)力量測、圍巖體內(nèi)位移量測、支護(hù)及襯砌內(nèi)應(yīng)力和表面應(yīng)力量測、圍巖壓力及兩層支護(hù)間壓力量測、型鋼支撐內(nèi)外力量測可以通過布設(shè)在待測點(diǎn)的光纖應(yīng)變傳感器進(jìn)行量測。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，還可以一直將監(jiān)測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，這一點(diǎn)具有傳統(tǒng)傳感器無法比擬的優(yōu)勢。
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)警裝置就可以對隧道內(nèi)的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和火災(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)主要是針對所監(jiān)測隧道內(nèi)部溫度的異常升高進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，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)測和預(yù)報(bào)火災(zāi)。對于長隧道和隧道群，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得的溫度信號通過光纜遠(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。因此對隧道二次襯砌的全壽命監(jiān)測就顯得尤為重要。隧道二次襯砌病害的傳統(tǒng)檢測技術(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，但無法對隧道內(nèi)襯砌和圍巖情況的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和報(bào)警，同時(shí)傳統(tǒng)監(jiān)測由于需要組織大量人員設(shè)備進(jìn)入隧道進(jìn)行監(jiān)測工作，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。該技術(shù)可自動(dòng)進(jìn)行，不會(huì)對交通造成干擾，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)測網(wǎng)的布設(shè)需要對隧道的圍巖等級、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。
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)測方面，光纖傳感器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測隧道襯砌結(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估成為了可能。
參考文獻(xiàn)
［1］陳建勛，馬建秦．隧道工程試驗(yàn)檢測技術(shù)［M］．人民交通出版社，2005．
［2］黃尚廉．光纖應(yīng)變傳感器及其在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中的應(yīng)用［J］．測試技術(shù)，2004．
［3］吳鈺驊．長距離光纖傳感技術(shù)在地鐵隧道監(jiān)測中的應(yīng)用［J］．中國市政工程，2006．
［4］朱麗娟．軌道交通區(qū)間隧道感溫光纖系統(tǒng)設(shè)置及應(yīng)用［J］．山西建筑，2013．
［5］付華．光纖布拉格光柵傳感技術(shù)在隧道火災(zāi)監(jiān)測中的應(yīng)用研究［J］．傳感技術(shù)學(xué)報(bào)，2013．
［6］陳濤．光纖傳感技術(shù)在火災(zāi)監(jiān)測中的應(yīng)用研究［D］．武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文，2009．
【關(guān)鍵詞】 FBG；高應(yīng)變；樁基檢測；預(yù)制樁
【中圖分類號】TU196+.1 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 B
Study on high strain detection of precast pile using FBG sensing technology
Qiu Zhenhong
(Shanghai jiangnan architectural design institute co,. ltd ShangHai 201800)
【Abstract】 FBG which has the advantage of high precision, strong ability of anti-electromagnetic, strong adaptive capacity to environment, long service life, etc has become a new advanced detection way in the field of pile foundation and bridge. This paper introduces the measure principle of FBG sensing technology and the implantation process of fiber grating into precast pile. Combined with the specific project, the traditional high strain data and FBG strain data is compared. The results showed that FBG data is suitable for high strain detection.
【Keywords】 FBG; high strain; detection of pile foundation; precast pile
0 引言
樁基檢測中高應(yīng)變檢測是一項(xiàng)重要檢測內(nèi)容，通過分析應(yīng)力應(yīng)變隨樁身變化情況分析樁身完整性和樁的承載性狀[1-2]。由于采用高應(yīng)變進(jìn)行承載力檢測具有工期短、成本低、效率高等特點(diǎn)，促進(jìn)了高應(yīng)變檢測法的推廣，但是高應(yīng)變檢測的精度很大程度上與測試傳感器有關(guān)。傳統(tǒng)的電阻式、鋼弦式、電感式傳感器普遍存在靈敏度差、精度低、抗電磁干擾能力弱，受水腐蝕失真或失效等缺點(diǎn)，難以適應(yīng)現(xiàn)代工程精確檢測的要求。而近年來興起的光纖光柵傳感器則具有精度高、抗電磁干擾、防水防潮、抗腐蝕和耐久性長等特點(diǎn)[3-6]，其體積小、重量輕，便于鋪設(shè)安裝，且不存與監(jiān)測對象不匹配的問題，對監(jiān)測對象的材料性能和力學(xué)參數(shù)等影響較小。另外，光纖光柵傳感技術(shù)采用光纖進(jìn)行信號傳輸，傳輸損耗小，容易實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離信號傳輸，正好彌補(bǔ)了傳統(tǒng)檢測技術(shù)的不足。本文結(jié)合具體的工程實(shí)例，將FBG傳感器植入檢測的預(yù)制樁中，同時(shí)采集傳統(tǒng)
的高應(yīng)變檢測應(yīng)變數(shù)據(jù)和FBG應(yīng)變數(shù)據(jù)，并進(jìn)行對比研究。結(jié)果表明：FBG測量數(shù)據(jù)可靠，具有較好的適用性。
1 FBG傳感技術(shù)測量原理
光纖布拉格光柵（Fiber Bragg Grating,簡稱FBG）是利用光纖材料的光敏性在纖芯內(nèi)形成空間相位,光柵其作用的實(shí)質(zhì)是在纖芯內(nèi)形成一個(gè)窄帶的濾波器或反射鏡，使得光在其中的傳播行為得以改變和控制[7]。
圖1 光纖光柵傳感器的構(gòu)造
如圖1所示，F(xiàn)BG傳感器分布在光纖纖芯的一小段范圍內(nèi)，它的折射率沿光纖軸線發(fā)生周期性變
作者簡介：邱正紅，1982年出生，男，漢族，重慶潼南縣人，工學(xué)學(xué)士，助理工程師，主要從事巖土工程勘察和基坑設(shè)計(jì)工作。E-mail：qzh@live.it
化，圖中纖芯的明暗變化代表了折射率的周期變化。光纖布拉格光柵是光纖纖芯折射率沿光纖軸向呈周期性變化的一種光柵。目前已有的基于光纖布拉格光柵的各種傳感器的工作原理都可以歸結(jié)為對布拉格光柵中心波長的測量[8-9]，即通過對由外界擾動(dòng)引起的布拉格光柵中心波長漂移量的測量，得到被測參數(shù)；布拉格光柵中心波長與光纖纖芯有效折射率以及光纖光柵長度周期Λ相關(guān)[10]即：
(1)
其中：為布喇格光柵的中心波長；為光纖纖芯的有效折射率；為布喇格傳感器光柵的柵距。
圖2FBG傳感器工作原理圖
顯然，寬帶光源的輸入光譜在通過FBG傳感器1后，形成了波谷峰值為的凹陷，而反射光譜則具有波峰。當(dāng)光柵所在處的光纖產(chǎn)生軸向應(yīng)變時(shí)，柵距變?yōu)椋?/p>
(2)
此時(shí)布喇格波長產(chǎn)生相應(yīng)的變化，它滿足：
(3)
其中：為有效光彈系數(shù),它的值約為0.22。
另外，溫度變化會(huì)引起光纖折射率的變化，同時(shí)也會(huì)引起柵距的變化，當(dāng)溫度變化為時(shí)，將引起布拉格波長產(chǎn)生移動(dòng)，可以表示為：
(4)
其中：為光纖的熱膨脹系數(shù)，；為光纖的熱光系數(shù)，。
由(3)、(4)兩式得到同時(shí)考慮應(yīng)變與溫度變化時(shí)，所引起的波長移動(dòng)：
(5)
由此可知，只要測出布喇格波長的變化，就可以得到外界的應(yīng)變或溫度擾動(dòng)。
2 預(yù)制樁FBG植入工藝
預(yù)制樁一般是在工廠制作而成的，特別是預(yù)應(yīng)力預(yù)制樁是在預(yù)制廠經(jīng)過先張預(yù)應(yīng)力，離心成型及高壓蒸養(yǎng)等工藝生產(chǎn)而成的高強(qiáng)預(yù)制混凝土構(gòu)件[11]，無法將光纖光柵澆注到其中。在打樁的過程中，由于預(yù)制樁管壁與土體的摩擦力很大，將光纖光柵貼在預(yù)制樁表面時(shí)，很容易造成打樁時(shí)光纖光柵被刮斷[12]。本文采用在預(yù)制樁表面刻槽后放入光纖光柵再用高強(qiáng)度膠進(jìn)行密封，這樣既成能保證光纖光柵的成活率，又能保證光纖光柵與預(yù)裝樁身變形的一致性。預(yù)制樁的FBG植入工藝主要包括以下四個(gè)工序。
（1）光纖熔接
在FBG傳感技術(shù)測量中，光纖只是進(jìn)行光信號的傳輸，真正起到測量作用的是光柵的那部分。所以要根據(jù)樁長截取相應(yīng)長度的傳輸光纖與FBG傳感器進(jìn)行熔接。
（2）刻槽布纖
用開槽機(jī)在預(yù)制樁身表面沿著布纖路線刻槽，槽寬和槽深以能放入光纖為準(zhǔn)(太深容易破壞樁身強(qiáng)度)，光纖放入槽內(nèi)用502膠水進(jìn)行定點(diǎn)固定，刻槽布纖如圖3所示。
圖3 刻槽布纖
（3）光纖保護(hù)
用高強(qiáng)膠（環(huán)氧樹脂）填充槽內(nèi)進(jìn)行光柵粘貼和光纖線路保護(hù)，在樁端出露的光纖用套管進(jìn)行保護(hù)，將多余的光纖盤繞在樁頭并用緩沖材料進(jìn)行包裹保護(hù)，光纖保護(hù)如圖4所示。
圖4 線路保護(hù)
（4）打樁對接
將布好光纖的樁按順序進(jìn)行打入，在樁對接時(shí)進(jìn)行上下兩樁光纖的對接，并將多余光纖盤繞在接頭地方進(jìn)行強(qiáng)化處理，打樁對接如圖5所示。
圖5 打樁對接
3 工程實(shí)例
3.1 工程背景
嘉定區(qū)城北大型經(jīng)濟(jì)適用房（南塊）位于上海市嘉定區(qū)，住宅樓和配套商業(yè)擬采用樁基礎(chǔ)，地下車庫、地下P型站和地下水泵房擬采用抗拔樁。工程主要負(fù)責(zé)樁基設(shè)計(jì)參數(shù)可行性研究工作。根據(jù)設(shè)計(jì)需要，結(jié)合勘察資料，進(jìn)行現(xiàn)場原位測試，包括：模型樁單樁豎向抗壓、單樁豎向抗拔靜載，錘擊樁高應(yīng)變跟蹤監(jiān)測及樁身應(yīng)力分析，獲得各層土設(shè)計(jì)參數(shù)。
3.2 測試方法
本文主要研究該工程中管樁（管樁樁長13.0m，內(nèi)徑0.22m，外徑0.4m）的高應(yīng)變檢測。通過光纖光柵測得應(yīng)變數(shù)據(jù)分別與高應(yīng)變測樁儀導(dǎo)出數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。樁身應(yīng)力測量采用光纖光柵應(yīng)變傳感器。光纖光柵應(yīng)變傳感器布設(shè)：在樁頂以下1m處（-1m)布設(shè)一個(gè)；在土層交界處6.5m處（-6.5m)布設(shè)1個(gè)，在樁底以上50cm處（-12.5m)布設(shè)1個(gè)，F(xiàn)BG傳感器布設(shè)如圖6所示。
圖6 FBG傳感器布設(shè)圖
高應(yīng)變初打跟蹤監(jiān)測試驗(yàn)按照《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》（JGJ 106-2003）進(jìn)行，測試方法見圖7。
圖7 高應(yīng)變測試圖
3.3 檢測數(shù)據(jù)分析
本文選取了一根測試樁，對樁的錘擊高應(yīng)變數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。通過預(yù)埋在樁身上的光纖光柵測得應(yīng)變數(shù)據(jù)分別與高應(yīng)變測樁儀輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行對比研究，F(xiàn)BG傳感器測試出的數(shù)據(jù)曲線如圖8所示。曲線中第一個(gè)峰值的出現(xiàn)表示在擊打過程中樁身產(chǎn)生的最大應(yīng)變，其余峰值是由于擊打過程中余震產(chǎn)生。圖形顯示在-1m處峰值最高，其次-6.5m處，-12.5m處峰值最小。這表明：在被擊打過程中，離測試樁由樁頂至樁底，樁身應(yīng)變逐漸減小，在樁頂處會(huì)產(chǎn)生最大應(yīng)變，所以在錘擊過程中要加強(qiáng)對樁頂?shù)谋Ｗo(hù)。
圖8高應(yīng)變時(shí)光纖測得應(yīng)變曲線圖
由于-1m處安裝的FBG傳感器與高應(yīng)變檢測中的應(yīng)變片安裝位置接近（檢測傳感器的安裝用膨脹螺栓安裝在距樁頂約2倍樁徑處），將-1m處的FBG測試數(shù)據(jù)與應(yīng)變片的數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比，光纖應(yīng)變曲線與高應(yīng)變儀導(dǎo)出應(yīng)變曲線對比圖如圖9所示。從圖9中可以看出，兩者的曲線較為吻合，這說明FBG傳感技術(shù)適用于高應(yīng)變檢測。
圖9 高應(yīng)變時(shí)光纖曲線與高應(yīng)變儀導(dǎo)出曲線對比圖
4 結(jié)論
（1）本文將FBG傳感監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用于樁基檢測中，將光纖光柵測得應(yīng)變數(shù)據(jù)與高應(yīng)變測樁儀輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行比較研究。結(jié)果表明：FBG傳感數(shù)據(jù)能較好地適用于高應(yīng)變檢測，但也存在不足，由于高應(yīng)變檢測同時(shí)需要應(yīng)變數(shù)據(jù)和加速度數(shù)據(jù)，而此次測試只采集了樁身FBG應(yīng)變數(shù)據(jù)，如果在樁身相應(yīng)的位置能安裝FBG加速度傳感，同時(shí)采集FBG應(yīng)變和加速度數(shù)據(jù)，擬合樁基的承載力與傳統(tǒng)高應(yīng)變測樁儀測出的樁基承載力進(jìn)行對比，將是本論文需要深入研究的一個(gè)方向。
（2）FBG傳感器可以安裝在樁體的任何位置，如果將FBG傳感技術(shù)運(yùn)用于高應(yīng)變檢測中，就可以
測得樁體任何位置的應(yīng)變，而不僅僅局限于樁頂附近。
（3）檢測數(shù)據(jù)的精確度不但與測試方法有關(guān)，還與傳感器的性能有關(guān)，F(xiàn)BG傳感器正是由于其高精度、抗電磁干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)得到了工程界廣泛的關(guān)注。但是，由于其比較高的價(jià)格也限制著它的發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，F(xiàn)BG傳感技術(shù)將會(huì)得到廣泛發(fā)展。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 劉萬恩，蔡克儉，夏結(jié)祥． 海上超長大管樁的高應(yīng)變動(dòng)力檢測[J]． 施工技術(shù)，2006增刊，249-252．
[2] 時(shí)猛． 東營市預(yù)應(yīng)力管樁高應(yīng)變動(dòng)力檢測的豎向承載力計(jì)算[D]．中國石油大學(xué)（東華），2008．
[3] 田德寶，張大煦，孫俊良，等． 光纖布拉格光柵應(yīng)變測量在天津奧體中心工程中的應(yīng)用[J]． 施工技術(shù)，2008， 37(11)：64-66．
[4] 嵇雪蘅，李宏男，任亮，等． 光纖布拉格光柵傳感器在鋼架結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中的應(yīng)用研究[J]．防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)報(bào)，2008，28(1)：43-48．
[5] 武勝軍，王宏力，敖紅奎．FBG傳感器在隧道錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測中的應(yīng)用研究[J]．傳感器與微系統(tǒng)，2007，12(26)：31-33．
[6] 余小奎．分步式光纖傳感技術(shù)在樁基測試中的應(yīng)用[J]．巖土工程勘測，2006，6：12-16．
[7] 李川，張以謨，等．光纖光柵原理、技術(shù)與傳感應(yīng)用[M]．北京：科學(xué)出版社，2005．
[8] 王惠文．光纖傳感技術(shù)與應(yīng)用[M]．北京：國防工業(yè)出版社，2001．
[9] 徐恕宏．傳感器原理及其設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1988．
[10] 李宏男，孫麗，梁德志．光纖布拉格光柵傳感器用于混凝土結(jié)構(gòu)施工監(jiān)測[J]．建筑材料學(xué)報(bào)，2007，21(3)：342-347．
參考文獻(xiàn)
[1]梁瑞冰，孫琪真，沃江海，劉德明.微納尺度光纖布拉格光柵折射率傳感的理論研究[J].物理學(xué)報(bào).2011（10）
[2]錢銀博.基于SOA的長距離無源光網(wǎng)絡(luò)理論與實(shí)驗(yàn)研究[D].華中科技大學(xué)2010
[3]趙攀，隋成華，葉必卿.微納光纖構(gòu)建M-Z干涉光路進(jìn)行液體折射率變化測量[J].浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào).2009（03）
[4]李宇航，童利民.微納光纖馬赫-澤德干涉儀[J].激光與光電子學(xué)進(jìn)展.2009（02）
[5]劉盛春.基于拍頻解調(diào)技術(shù)的光纖激光傳感技術(shù)研究[D].南京大學(xué)2011
[6]高學(xué)強(qiáng)，楊日杰.潛艇輻射噪聲聲源級經(jīng)驗(yàn)公式修正[J].聲學(xué)與電子工程.2007（03）
[7]胡家艷，江山.光纖光柵傳感器的應(yīng)力補(bǔ)償及溫度增敏封裝[J].光電子·激光.2006（03）
[8]牛嗣亮.光纖法布里-珀羅水聽器技術(shù)研究[D].國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)2011
[9]曹鋒.新一代周界防入侵軟件系統(tǒng)研究及其應(yīng)用[D].華中科技大學(xué)2010
[10]唐天國，朱以文，蔡德所，劉浩吾，蔡元奇.光纖巖層滑動(dòng)傳感監(jiān)測原理及試驗(yàn)研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào).2006（02）
[11]詹亞歌，蔡海文，耿建新，瞿榮輝，向世清，王向朝.鋁槽封裝光纖光柵傳感器的增敏特性研究[J].光子學(xué)報(bào).2004（08）
[12]孫運(yùn)強(qiáng).激光內(nèi)通道傳輸?shù)臍怏w熱效應(yīng)研究[D].國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)2011
[13]劉浩吾，吳永紅，丁睿，文利.光纖應(yīng)變傳感檢測的非線性有限元分析和試驗(yàn)[J].光電子·激光.2003（05）
[14]鄧?yán)?OFDM技術(shù)在無源光網(wǎng)絡(luò)及光無線系統(tǒng)中的應(yīng)用與研究[D].華中科技大學(xué)2012
[15]胡家雄，伏同先.21世紀(jì)常規(guī)潛艇聲隱身技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)[J].艦船科學(xué)技術(shù).2001（04）
[16]ZuyuanHe，QingwenLiu，TomochikaTokunaga.Ultrahighresolutionfiber-opticquasi-staticstrainsensorsforgeophysicalresearch[J].PhotonicSensors.2013（4）
[17]YiJiang，WenhuiDing.Recentdevelopmentsinfiberopticspectralwhite-lightinterferometry[J].PhotonicSensors.2011（1）
[18]AnSun，YuliyaSemenova，GeraldFarrell.Anovelhighlysensitiveopticalfibermicrophonebasedonsinglemode-multimode-singlemodestructure[J].Microw.Opt.Technol.Lett..2010（2）
參考文獻(xiàn)
[1]孫運(yùn)強(qiáng).激光內(nèi)通道傳輸?shù)臍怏w熱效應(yīng)研究[D].國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)2011
[2]趙興濤.摻鐿、亞波長空芯及新型高非線性光子晶體光纖的研究[D].北京交通大學(xué)2015
[3]楊春勇.GMPLS智能光網(wǎng)絡(luò)中波長路由器的研究[D].華中科技大學(xué)2005
[4]許榮榮.光纖環(huán)形腔光譜技術(shù)與傳感應(yīng)用的研究[D].華中科技大學(xué)2012
[5]張磊.基于光子晶體光纖非線性效應(yīng)的超寬帶可調(diào)諧光源[D].清華大學(xué)2014
[6]王超.基于高頻等離子體法制備摻鐿微結(jié)構(gòu)光纖及其特性的研究[D].燕山大學(xué)2014
[7]林楨.新型大模場直徑彎曲不敏感單模及少模光纖的研究[D].北京交通大學(xué)2014
[8]蘇偉.新型光子準(zhǔn)晶光纖及石英基光纖的微觀機(jī)制研究[D].北京交通大學(xué)2015
[9]許艷.基秒光頻梳的絕對距離測量技術(shù)研究[D].華中科技大學(xué)2012
[10]錢新偉.PCVD單模光纖高速拉絲工藝與光纖性能研究[D].華中科技大學(xué)2009
[11]劉國華.高功率光纖激光器的理論研究[D].華中科技大學(xué)2007
[12]常宇光.光纖射頻傳輸（ROF）接入系統(tǒng)及無線局域網(wǎng)應(yīng)用研究[D].華中科技大學(xué)2009
[13]張雅婷.基于光子晶體光纖的表面等離子體傳感技術(shù)研究[D].華中科技大學(xué)2013
[14]張小龍.同軸電纜接入網(wǎng)信道建模與故障診斷方法研究[D].華中科技大學(xué)2013
[15]張傳浩.電信級以太無源光網(wǎng)絡(luò)接入理論與實(shí)驗(yàn)研究[D].華中科技大學(xué)2009
[16]吳廣生.無源光網(wǎng)絡(luò)與電網(wǎng)絡(luò)復(fù)合接入技術(shù)研究[D].華中科技大學(xué)2009
[17]江國舟.10Gbps以太無源光網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用研究[D].華中科技大學(xué)2009
[18]張利.以太無源光網(wǎng)絡(luò)安全性與增強(qiáng)技術(shù)研究[D].華中科技大學(xué)2009
[19]馮亭.MOPA光纖激光系統(tǒng)放大級增益光纖特性與高質(zhì)量種子源關(guān)鍵技術(shù)研究[D].北京交通大學(xué)2015
[20].EPON和WLAN融合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下的上行鏈路調(diào)度算法研究[D].華中科技大學(xué)2009
[21]孫琪真.分布式光纖傳感與信息處理技術(shù)的研究及應(yīng)用[D].華中科技大學(xué)2008
[22]孫運(yùn)強(qiáng).Ⅰ鉗式鎳配合物的合成及性質(zhì)反應(yīng)研究Ⅱ有機(jī)氟化物的合成新方法研究[D].山東大學(xué)2014
參考文獻(xiàn)
[1]劉鈺旻.納米功能材料在能量轉(zhuǎn)換與儲(chǔ)存器件中的應(yīng)用[D].武漢大學(xué)2013
[2]曾謙.聲表面波技術(shù)在微流控芯片中的集成及應(yīng)用研究[D].武漢大學(xué)2011
[3]彭露，朱紅偉，楊旻，國世上.微溝道內(nèi)兩相流速比對液滴形成的影響[J].傳感技術(shù)學(xué)報(bào).2010（09）
[4]郭志霄.微液滴和海藻酸凝膠顆粒在微流控芯片中的應(yīng)用研究[D].武漢大學(xué)2011
[5]全祖賜.環(huán)境友好型多功能氧化物薄膜的微結(jié)構(gòu)、光學(xué)、電學(xué)和磁學(xué)性能研究[D].武漢大學(xué)2010
[6]彭濤.功能電極材料在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用[D].武漢大學(xué)2014
[7]黃妞.光陽極修飾和二氧化鈦形貌調(diào)制在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用[D].武漢大學(xué)2013
[8]國世上.電子輻照鐵電共聚物P（VDF-TrFE）及超聲傳感器的研究[D].武漢大學(xué)2004
[9]韓宏偉.染料敏化二氧化鈦納米晶薄膜太陽電池研究[D].武漢大學(xué)2005
[10]何榮祥.納米功能材料器件及其在流體和細(xì)胞檢測中的應(yīng)用研究[D].武漢大學(xué)2013
[11]周聰華.染料敏化太陽能電池中電極材料和寄生電阻的研究[D].武漢大學(xué)2009
[12]胡浩.碳材料對電極在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用[D].武漢大學(xué)2011
[13]李偉平.鐵電共聚物P（VDF-TrFE）的性能和換能器的模擬研究[D].武漢大學(xué)2004
[14]藍(lán)才紅，蔣炳炎，劉瑤，陳聞.聚合物微流控芯片鍵合微通道變形仿真研究[J].塑料工業(yè).2009（05）
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；用于低溫下檢測氫氣的光纖傳感器；溶劑對復(fù)合薄膜形貌和傳感特性的影響；納米鈦對氣體的傳感性質(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氫氣的檢測；包含銀納米簇的氟化聚亞酰胺納米復(fù)合薄膜用于對有機(jī)氣體的光學(xué)檢測等等。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RF電場的光學(xué)探針；通過拉曼散射來測量多孔硅結(jié)構(gòu)的應(yīng)力；對熱傳感器的一種十分有效的計(jì)算機(jī)模擬模型；對硅化鉻應(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DNA分子；抑制酪氨酸酶的有機(jī)相酶傳感器；用于人瘤病毒檢測的DNA壓電生物傳感器；用于檢測硬質(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)對基因進(jìn)行分析；利用硅基玻璃芯片對化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行快速光學(xué)檢測；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)檢測裝置；采用雜化電子鼻原位檢測硫質(zhì)噴氣孔火山口噴發(fā)的火山氣體；對主要公路旁的漂浮粒子和氧化氮化合物的檢測；多傳感器布局在敵對環(huán)境中的機(jī)器人。第六部分為傳感器網(wǎng)絡(luò)和對傳感器的數(shù)據(jù)分析，主要介紹了對于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概覽：對ZGIGBEE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)一瞥；動(dòng)態(tài)場景下塵埃傳感器網(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；對城市環(huán)境污染檢測無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的設(shè)計(jì)；應(yīng)用多傳感器微型化系統(tǒng)對橄欖油進(jìn)行評價(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。
【關(guān)鍵詞】光電測試技術(shù) 教學(xué)內(nèi)容研究 電力特色
《光電測試技術(shù)》是上海電力學(xué)院測控技術(shù)及儀器專業(yè)的重要專業(yè)選修課。它是一門綜合性很強(qiáng)的課程，涉及了光學(xué)、電子和計(jì)算機(jī)等多門學(xué)科，也是現(xiàn)代檢測技術(shù)重要的發(fā)展方向，對培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用專業(yè)知識(shí)及創(chuàng)新能力起著非常重要的作用。如何在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，通過該課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生達(dá)到教學(xué)目標(biāo)，這對教師提出了挑戰(zhàn)。筆者從教學(xué)內(nèi)容的選取和組織安排等方面進(jìn)行了一定的探索和研究。
一、優(yōu)選教學(xué)內(nèi)容
光電測試技術(shù)課程包涵的知識(shí)點(diǎn)很多，并且隨著科技的進(jìn)步，新的測試技術(shù)不斷地出現(xiàn)，需要進(jìn)一步擴(kuò)充教學(xué)內(nèi)容。而不同的院校有又不同的背景，在不同的領(lǐng)域上有所側(cè)重，需要量體裁衣，合理選擇教學(xué)內(nèi)容。
（一）突出電力特色
上海電力學(xué)院的辦學(xué)定位與培養(yǎng)目標(biāo)是主要為社會(huì)培養(yǎng)和輸出所需要的應(yīng)用型技術(shù)人才，特別要為電力行業(yè)的科技進(jìn)步服務(wù)，培養(yǎng)電力行業(yè)所需的第一線的應(yīng)用型技術(shù)人才。為了突出本校的電力特色，尤其考慮到測控技術(shù)與儀器專業(yè)的部分學(xué)生在畢業(yè)后會(huì)進(jìn)入電廠等相關(guān)電力領(lǐng)域工作，所以在教授內(nèi)容中加入最新的電力知識(shí)是很有必要的。
近年來，光電測試技術(shù)的發(fā)展可以說是日新月異，新的科技成果不斷涌現(xiàn)，在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
1.火焰圖像檢測器
光學(xué)成像技術(shù)在燃煤火電廠煤粉爐爐膛火焰視頻監(jiān)視上的應(yīng)用，可以直接地反映爐膛內(nèi)的燃燒情況，給運(yùn)行人員提供相對直觀的判斷依據(jù)，對鍋爐的安全運(yùn)行和操作起到及時(shí)的指導(dǎo)作用。安裝好、調(diào)試好、使用好爐膛火焰電視設(shè)備，對鍋爐的安全和節(jié)能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行都有著非常重要的意義。這部分內(nèi)容可以和書本教材中的固體成像器件配合起來教學(xué)。
2.激光盤煤技術(shù)
傳統(tǒng)的煤場存煤量測量方法不僅需要耗費(fèi)大量的人力和物力，其測量結(jié)果也極不準(zhǔn)確，嚴(yán)重制約了電廠現(xiàn)代化管理水平的提高。目前新型的自動(dòng)盤煤方法為激光盤煤儀，采用二維高頻率激光掃描儀對料場的表面進(jìn)行高頻率斷面掃描獲得高密度的斷面數(shù)據(jù)，結(jié)合行程測量器獲得的料場長度和回程測量器獲得的掃描儀偏轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)料場體積的計(jì)算、料場三維模型的顯示。在盤煤的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性方面都有顯著的改善，取得了比較滿意的結(jié)果。[1]該部分內(nèi)容可以和書本教材中紅外輻射與紅外探測器配合起來教學(xué)，還可結(jié)合數(shù)字信號處理、數(shù)字圖像處理等課程對圖像恢復(fù)重建等展開探討。
3.光纖傳感技術(shù)
光纖傳感技術(shù)具有細(xì)而柔軟、抗電磁干擾、絕緣性能好、防爆性能好、 耐腐蝕、導(dǎo)光性能好、信號衰減小等特點(diǎn)，可以解決常規(guī)檢測技術(shù)難以完全勝任的測量問題。分布式光纖傳感技術(shù)是隨著“智能結(jié)構(gòu)和智能材料”的需要而發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)，集傳感與信息傳輸于一體，廣泛應(yīng)用在電力行業(yè)中：電纜狀態(tài)監(jiān)測，如電力電纜的表面溫度檢測監(jiān)控、事故點(diǎn)定位、電纜隧道、夾層的火情監(jiān)測等；變電站監(jiān)測，如母排、橋袈、變壓器、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、配電盤的溫度分布、測量及故障點(diǎn)檢測等；水電站、發(fā)電廠監(jiān)測，如加熱系統(tǒng)、蒸汽、輸油管道；送煤系統(tǒng)的溫度監(jiān)測和故障點(diǎn)的檢測等等。
光纖傳感技術(shù)正好和書本教材的光導(dǎo)纖維與光纖傳感器匹配，在了解光導(dǎo)纖維與光纖傳感器的基本原理后，引入大量的光纖傳感技術(shù)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的工程實(shí)例，更好地貫徹了理論聯(lián)系實(shí)際這一原則，可以使學(xué)生思考如何學(xué)以致用。
（二）適應(yīng)科技發(fā)展
光電測試技術(shù)內(nèi)容多，知識(shí)面廣，又是多學(xué)科交互融合、互相滲透的前沿科學(xué)。通常情況下，教材對基礎(chǔ)知識(shí)、基本原理和基礎(chǔ)效應(yīng)介紹較多，對具體應(yīng)用和設(shè)計(jì)方面則較少；對經(jīng)典的光電器件介紹較多，新型光電器件較少；傳統(tǒng)技術(shù)敘述較多，尖端技術(shù)和綜合應(yīng)用較少。由于種種限制，不可能找到一本非常完美、各方面都滿意的書本教材，我們只能選擇較合適的，在講授基本內(nèi)容的同時(shí)，一定要補(bǔ)充最新的相關(guān)內(nèi)容，將新型的光電檢測器件、新型的光電測試技術(shù)和手段、各種光電檢測器件的最新進(jìn)展和應(yīng)用等最新相關(guān)科研成果融合在教學(xué)過程之中，不斷進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的完善和改進(jìn)，有效的引導(dǎo)學(xué)生了解最新的、最先進(jìn)的科學(xué)內(nèi)容。比如在中國第一個(gè)目標(biāo)飛行器和空間實(shí)驗(yàn)室——天宮一號與神舟十號飛船實(shí)現(xiàn)對接時(shí)，激勵(lì)學(xué)生關(guān)注其中所采用的最新光電測試技術(shù)。
以上的內(nèi)容是書本教材所無法包括的，所以我們要結(jié)合時(shí)代科技的進(jìn)步，與時(shí)俱進(jìn)，不斷深化教學(xué)內(nèi)容，注意學(xué)校的行業(yè)特色，關(guān)注火電廠及電力設(shè)備等的光電測試技術(shù)，對于教材上沒有提到的但是有益的內(nèi)容，一定要在課堂上提出，或者給出相關(guān)概念引導(dǎo)學(xué)生自己查找所需資料，不斷的通過自制多媒體課件、課外資料等來添加教學(xué)內(nèi)容，給《光電測試技術(shù)》注入新的血液，來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
二、 精心組織教學(xué)內(nèi)容
上海電力學(xué)院將該課程核定為32學(xué)時(shí)，在短課時(shí)內(nèi)，面對如此多的教學(xué)內(nèi)容，需要根據(jù)本專業(yè)的特點(diǎn)精心組織安排，否則會(huì)使得內(nèi)容雜亂無章，缺少完整性和系統(tǒng)性，讓學(xué)生無所適從。
（一）課程認(rèn)識(shí)和章節(jié)聯(lián)系
首先講解課程的主要內(nèi)容、結(jié)構(gòu)和各章節(jié)的之間的聯(lián)系，讓學(xué)生對該課程有一個(gè)整體性的認(rèn)識(shí)，然后具體到每一個(gè)章節(jié)。在開始學(xué)習(xí)前都列出教學(xué)要求，學(xué)完一章后都有復(fù)結(jié)，讓學(xué)生清楚自己應(yīng)該達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)，也方便期末考試。第一部分光電測試技術(shù)的理論基礎(chǔ)是最基礎(chǔ)的內(nèi)容，尤其是我校未開設(shè)《物理光學(xué)》《應(yīng)用光學(xué)》等相關(guān)課程，學(xué)生只是在《大學(xué)物理》中接觸過有關(guān)光的知識(shí)，這部分必須詳細(xì)講解。第二部分是常用的光輻射光源，只有這一章是講如何產(chǎn)生光信號的，其中光電測試用主要的光源發(fā)光二極管和半導(dǎo)體激光器都是從電信號轉(zhuǎn)換成光信號，正好與第三部分光電檢測器件是如何進(jìn)行將光信號轉(zhuǎn)換成電信號相對應(yīng)，可以讓學(xué)生更換地理解光電轉(zhuǎn)換。第三部分是各種光電檢測器件的結(jié)構(gòu)原理及應(yīng)用，要結(jié)合它們各自典型的應(yīng)用系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)，使學(xué)生對整個(gè)知識(shí)體系有個(gè)更全面、更深刻的理解。
（二）注意知識(shí)點(diǎn)的聯(lián)會(huì)貫通
光電測試技術(shù)涉及光、機(jī)、電、自動(dòng)控制等許多領(lǐng)域。如在講到光電器件和集成運(yùn)算放大器連接時(shí)，模擬電子技術(shù)中運(yùn)算放大器的三大特點(diǎn)：“虛短”“虛斷”和“虛地”，如何運(yùn)用它們來完成電壓放大、電流放大和阻抗變換，而這牽涉深度負(fù)反饋的概念，又與自動(dòng)控制相關(guān)。所以在教授新課程的時(shí)候，不斷地回顧先前學(xué)習(xí)過的課程，可以較好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的參與積極性，不會(huì)覺得什么都是新的，都要從頭開始學(xué)，能夠溫故知新。
（三）重視實(shí)踐教學(xué)
《光電測試技術(shù)》又是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，我們積極鼓勵(lì)學(xué)生參加大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)，堅(jiān)持課堂教學(xué)與課外創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)相結(jié)合，提高學(xué)生的設(shè)計(jì)與綜合分析能力。
例如講解光敏電阻后，先采用浙江英聯(lián)科技開發(fā)有限公司的YL系列傳感器實(shí)驗(yàn)儀及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)開設(shè)光敏電阻的特性測試實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生先了解光敏電阻的光電特性、伏安特性和光譜響應(yīng)特性，對書本知識(shí)深入掌握后，再鼓勵(lì)學(xué)生從光敏電阻特點(diǎn)出發(fā)自己設(shè)計(jì)路燈自動(dòng)點(diǎn)熄電路，通過查找閱讀資料并與實(shí)際應(yīng)用電路比較，能否進(jìn)一步改進(jìn)，使其更加智能化、自動(dòng)化等，最后以小論文的形式提交。這樣不僅加深了學(xué)生對基礎(chǔ)知識(shí)的理解，拓寬了知識(shí)面，更是鍛煉了學(xué)生獨(dú)立思考和自主創(chuàng)新的能力。
在教學(xué)過程中，注意提出在日常生活中的一些光電檢測系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例，可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情。如講到光電開關(guān)，就會(huì)提到在洗手時(shí)，是如何實(shí)現(xiàn)手到水出的？除了光電開關(guān)外，還有什么器件能夠達(dá)到這種效果的？熱釋電器件可不可以？
三、結(jié)論
對《光電測試技術(shù)》的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了探討，通過合理選擇教學(xué)內(nèi)容、注重結(jié)合我校電力特色、重視實(shí)踐教學(xué)，將學(xué)生獨(dú)立思考能力、動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)融合到專業(yè)課教學(xué)中，培養(yǎng)適應(yīng)21世紀(jì)全面發(fā)展的高素質(zhì)人才。
【參考文獻(xiàn)】
【關(guān)鍵詞】光纖光柵傳感器 數(shù)據(jù)采集 光纖布拉格光柵
光纖傳感器是通過檢測光信號來測量環(huán)境中參量變化（生物量、物理量或化學(xué)量），這些參量變化會(huì)引起光的傳輸特性變化。光纖傳感器有很多種類，按照傳感機(jī)理它可以分為強(qiáng)度型、干涉型和光纖布拉格光柵型這三種。這其中光纖布拉格光柵不僅具有強(qiáng)度型和干涉型的優(yōu)點(diǎn)，并且具有波長分離能力強(qiáng)、靈敏度高、傳感精度好、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)勢。光纖光柵傳感器有著很大的發(fā)展前途，它可以在需要精確定位或者是絕對數(shù)字測量時(shí)，可以構(gòu)成多光柵空間分布單一光纖傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
本文研究的基于光纖光柵的數(shù)據(jù)采集，光纖光柵傳感器即采用的是光纖布拉格光柵，光纖光柵的原理如圖1所示。
光纖布拉格光柵的中心波長隨著外界環(huán)境參量的變化而隨之變化，它廣泛應(yīng)用于壓力、溫度、應(yīng)變等參數(shù)的測量。
一、基于光纖光柵數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成
（一）光纖光柵傳感系統(tǒng)
該系統(tǒng)通過光纖光柵傳感器采集數(shù)據(jù)，這是該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的前提條件。不同功能的光纖光柵傳感器能夠?qū)⒉煌奈锢韰⒘咳鐪囟?、壓力、?yīng)變和加速度等調(diào)制為相對應(yīng)的光柵波長。光纖光柵傳感器輸出光波以后直接通過光纜便可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳送。
（二）光纖光柵網(wǎng)絡(luò)分析系統(tǒng)
該系統(tǒng)作用是將光纖光柵傳感器采集的光信號經(jīng)光纜的遠(yuǎn)程傳輸后，將光信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字量并以物理參量的方式在計(jì)算機(jī)終端記錄、顯示或存入數(shù)據(jù)庫中。
該系統(tǒng)主要由光開關(guān)、光纖光柵解調(diào)儀及光纖跳線組成。光纖光柵解調(diào)儀的作用是將光纖光柵中心波長解調(diào)為數(shù)字信號。光開關(guān)的主要作用是將多路光信號一起或是分別進(jìn)入光纖光柵解調(diào)儀，這樣就克服了光纖光柵通道數(shù)不能滿足工程應(yīng)用的缺點(diǎn)。
（三）光纖通訊傳輸網(wǎng)絡(luò)
該系統(tǒng)由光纜和光纖適配器等組成。光纜是光信號傳輸?shù)耐ǖ?，光纖適配器連接光纜且損耗很低，這樣就可以避免工程現(xiàn)場的光纖熔接。單橋監(jiān)控室采用光纜以低損耗方式接連光纜，將遠(yuǎn)距離采集的光信號引入中心監(jiān)控室的數(shù)據(jù)處理及分析系統(tǒng)上。
（四）數(shù)據(jù)處理及分析系統(tǒng)
該系統(tǒng)是對采集后的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理且分析，為后續(xù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。該系統(tǒng)是由軟件系統(tǒng)組成，在現(xiàn)場工控機(jī)上運(yùn)行，為專家評估系統(tǒng)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)平臺(tái)，是后續(xù)工作提供可靠的依據(jù)。
二、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
在光纖數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，首先運(yùn)用了多線程技術(shù)，以保證數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)顯示界面和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)同時(shí)進(jìn)行；其次，運(yùn)用數(shù)據(jù)安全隊(duì)列來保護(hù)線程之間數(shù)據(jù)安全傳遞的同時(shí)，還要使采集到得數(shù)據(jù)可以在最快的時(shí)間內(nèi)得到顯示，最后在VS平臺(tái)下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)程序，由于VS庫函數(shù)和空間豐富，編程環(huán)境界面友好，使得軟件不僅界面漂亮，而且開發(fā)難度大大的降低。數(shù)據(jù)采集的流程圖3-5所示。
在基于光纖光柵數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，為了使數(shù)據(jù)采集、儲(chǔ)存和實(shí)時(shí)顯示同時(shí)進(jìn)行，必須采用多線程技術(shù)。此外，還可以采用數(shù)據(jù)安全隊(duì)列使采集到的數(shù)據(jù)能夠在最快時(shí)間實(shí)現(xiàn)顯示并能夠保護(hù)線程之間數(shù)據(jù)的安全傳遞。由于VS平臺(tái)下庫函數(shù)和空間豐富、界面友好，采用VS平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)程序可以使開發(fā)難度大大降低且軟件界面漂亮。數(shù)據(jù)采集的流程圖如圖2所示。
三、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的程序?qū)崿F(xiàn)
隨著社會(huì)的發(fā)展，大型橋梁的安全問題越來越受到人們的重視，為了保證橋梁運(yùn)行的安全性、可靠性及耐久性等，研究表明，得到科學(xué)管理的橋梁有著更好的安全性以及耐用性，橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)是橋梁建設(shè)中不可少的一部分，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)則是整個(gè)監(jiān)測系統(tǒng)的基石。對于橋梁健康監(jiān)測來說，傳感器具有數(shù)量大、種類多，信號采集的儲(chǔ)存實(shí)時(shí)性高等要求，這樣對于數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)有較高要求。本文以武漢某大型斜拉橋?yàn)槔?，研究基于光纖光柵的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)及具體實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)要求，傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠提供監(jiān)測數(shù)據(jù)。以某斜拉橋?yàn)槔慕】当O(jiān)測系統(tǒng)中，系統(tǒng)采用光纖光柵應(yīng)力傳感器、光纖光柵溫度傳感器、光纖光柵位移傳感器、壓電式低頻加速度傳感器等等監(jiān)測斜拉橋應(yīng)力、溫度等參數(shù)。本文主要針對的是光纖光柵型傳感器，將采集到的光信號通過光纜傳輸后經(jīng)過解調(diào)儀解調(diào)，最后通過網(wǎng)口對解調(diào)儀采集到數(shù)字信號存入數(shù)據(jù)庫中，為后續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)做準(zhǔn)備。
光纖光柵解調(diào)儀具有以太網(wǎng)接口，根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編程，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)程序有很多種方式，Windows Socket是其中比較簡單的方法。本系統(tǒng)監(jiān)測對象比較多并且要求系統(tǒng)實(shí)時(shí)性高，多線程技術(shù)可以滿足系統(tǒng)要求，它支持系統(tǒng)一個(gè)進(jìn)程中執(zhí)行多個(gè)線程，多個(gè)操作可以在不同線程中同時(shí)進(jìn)行。光信號經(jīng)解調(diào)儀傳輸后是字節(jié)流，可以使用memmove函數(shù)對字節(jié)流進(jìn)行分解處理。
（一）光纖光柵傳感器的配置
數(shù)據(jù)采集方案的確定和傳輸方式的選擇一般是根據(jù)傳感器空間分布情況確定的。斜拉橋的跨度比較大，一般為幾百米到幾千米，橋上敷設(shè)的傳感器的數(shù)量種類也特別多，這個(gè)時(shí)候?yàn)榱藴p少信號在傳輸中受到干擾、衰減失真等情況，首先要對傳感器進(jìn)行配置，再選擇合適的數(shù)據(jù)采集方案和傳輸方式。
數(shù)據(jù)采集之前要確定傳感器的總數(shù)、解調(diào)儀的數(shù)量、所需通道數(shù)、采樣頻率和存儲(chǔ)頻率等各方面信息。傳感器的總數(shù)決定了數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備的數(shù)量和數(shù)據(jù)的傳輸方式。傳感器的采樣頻率是由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的要求以及數(shù)據(jù)本身的動(dòng)態(tài)特性決定的。在進(jìn)行傳感器配置的時(shí)，采取四層結(jié)構(gòu)，采用樹形控件，應(yīng)用如圖3所示。第一層是光纖光柵系統(tǒng)，第二層是光纖光柵解調(diào)儀，第三層是通道，第四層是傳感器。在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)首次運(yùn)行時(shí)要進(jìn)行初始配置，這樣才能提高系統(tǒng)的運(yùn)行速率。傳感器配置有兩種方式，一種是在界面進(jìn)行配置，第二種是修改配置文件的內(nèi)容。開始配置時(shí)首先將配置信息顯示在界面上，對界面進(jìn)行配置，然后將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫。
界面的配置步驟為：光纖系統(tǒng)總配置、光纖光柵解調(diào)儀配置、通道配置、傳感器配置。將每一個(gè)配置的傳感器編號，通過傳感器編號可以查詢具體信息。比如：傳感器的名稱、類別、位置、初始應(yīng)變、報(bào)警上限、報(bào)警下限、標(biāo)定系數(shù)、標(biāo)定斜率、是否要溫度補(bǔ)償、基準(zhǔn)波長、標(biāo)定波長、所屬的解調(diào)儀和通道數(shù)等信息。
（二）網(wǎng)口采集
武漢某斜拉橋健康監(jiān)測系統(tǒng)需采集的信號數(shù)量大、實(shí)時(shí)性高、處理較復(fù)雜。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)負(fù)責(zé)將光纖光柵解調(diào)儀的信號通過網(wǎng)口以后，進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、分析、轉(zhuǎn)化為相應(yīng)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存，為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析處理以及安全評估提供可靠地實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)是采用開放式Windows系統(tǒng)平臺(tái)，軟件開發(fā)環(huán)境為Visual Studio 2005，把任務(wù)分成幾個(gè)獨(dú)立的線程，使用多線程方式，這樣就能夠保證數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性，用戶其他操作也能及時(shí)響應(yīng)，這樣提高了利用率和程序的運(yùn)行效率。
光纖光柵解調(diào)儀主要作用是把光纖光柵中心波長解調(diào)出來，解調(diào)的機(jī)理有很多，本系統(tǒng)采用的解調(diào)原理是基于F―P濾波器的原理，基于網(wǎng)口的數(shù)據(jù)采集技術(shù)較成熟，解調(diào)儀的通信協(xié)議為UDP協(xié)議，傳輸速率要求能夠完全滿足系統(tǒng)要求。
對于UDP無連接的數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)，客戶機(jī)給服務(wù)機(jī)發(fā)送一個(gè)含有地址的數(shù)據(jù)報(bào)，客戶機(jī)和服務(wù)器并沒有建立連接。服務(wù)器是通過調(diào)用Recvfrom（）等待客戶端數(shù)據(jù)?；赨DP的socket編程思路為：首先創(chuàng)建套接字（socket），然后將套接字綁定到一個(gè)本地端口和地址上，等待接收的數(shù)據(jù)，最后關(guān)閉socket。
根據(jù)實(shí)際情況開發(fā)服務(wù)端軟件基于UDP的，UDP能夠提供端口機(jī)制便于UDP用戶使用。UDP長度中包括UDP本身長度、源端口、目的端口、用戶數(shù)據(jù)和UDP校驗(yàn)等。實(shí)際開發(fā)，端口號為5000，首先使用“ping”命令判斷測試網(wǎng)絡(luò)是否連通，原理為發(fā)送UDP數(shù)據(jù)包給對方主機(jī)，對方主機(jī)回復(fù)是否收到數(shù)據(jù)報(bào)，如果回復(fù)及時(shí)，則網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)連接，軟件流程如下圖4所示。
四、小結(jié)
光纖光柵傳感器使用越來越普遍，本文介紹基于光纖光柵傳感器的數(shù)據(jù)采集監(jiān)測系統(tǒng)的組成，對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)和介紹基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集的關(guān)鍵技術(shù)，最后對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)例應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)：
[1]柳旭.基于光纖傳感技術(shù)的橋梁健康監(jiān)測數(shù)據(jù)序系統(tǒng)研究：[工學(xué)碩士論文].武漢：武漢理工大學(xué)，2006
關(guān)鍵詞：光纖通訊 教學(xué)改革 課程設(shè)置
中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：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?、模耦合理論和光纖的傳輸特性。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??？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，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單一對象和知識(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。
通過對光纖光學(xué)、光纖通訊原理與技術(shù)、光纖傳感測試技術(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。在對各個(gè)課程體系安排的同時(shí)要對每個(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)。基本操作實(shí)驗(yàn)是指：光纖數(shù)值孔徑的性質(zhì)和測量實(shí)驗(yàn)；管線傳輸耗損性質(zhì)與測量實(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)光二極管特性測試實(shí)驗(yàn)、模擬信號光纖傳輸實(shí)驗(yàn)、數(shù)字信號光纖傳輸實(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，對理論和實(shí)際操作的能力都有著一定的要求。我們在該學(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)生對原理知識(shí)理解的同時(shí)，努力提高對應(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.
[2]苗逢春.信息及通訊技術(shù)與課程教學(xué)整合的國際趨勢與借鑒[J].基礎(chǔ)教育課程,2012(08):9-14.
關(guān)鍵詞：智能結(jié)構(gòu)；應(yīng)用現(xiàn)狀；現(xiàn)代建筑；
中圖分類號：B83文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
經(jīng)濟(jì)的快速增長，人民生活水平的不斷提高，在推動(dòng)建筑行業(yè)的發(fā)展的同時(shí)，也對其發(fā)展提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)。目前在我國大型建筑物日益重要，像高層建筑、大型水壩、地下工程等都需要有一個(gè)高強(qiáng)度的骨架作為支撐，才能使建筑物的安全性、實(shí)用性得到保障，此時(shí)智能土木結(jié)構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生，并擔(dān)當(dāng)了“土木工程界的知識(shí)經(jīng)濟(jì)”?，F(xiàn)今，智能土木結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代建筑中發(fā)揮重要作用的同時(shí)，也開辟了土木工程快速發(fā)展的新天地。
一、智能結(jié)構(gòu)簡介
在社會(huì)高速發(fā)展的信息時(shí)代，土木工程師把視野轉(zhuǎn)入信息材料上，開始了將傳感器、驅(qū)動(dòng)材料應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)中的探索，以求建筑結(jié)構(gòu)本身穩(wěn)固性的同時(shí)，還能對建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部進(jìn)行及時(shí)的感知，使人們能及時(shí)對建筑物的安全性與穩(wěn)固性做出更確切的分析，從而做出對該建筑物是維修還是報(bào)廢的判斷，這也是人們對智能結(jié)構(gòu)最初的嘗試。現(xiàn)在書籍中對智能結(jié)構(gòu)進(jìn)行了定義，是指在基體材料中融入具有仿生功能的材料，是最終的材料或者構(gòu)件滿足人們對其智能化的需要，這種結(jié)構(gòu)就是智能結(jié)構(gòu)。智能土木結(jié)構(gòu)按其材料可分嵌入式智能土木結(jié)構(gòu)和基體、智能材料耦合結(jié)構(gòu)兩種類型。現(xiàn)在建筑工程對智能架構(gòu)的應(yīng)用是十分廣泛的，建筑結(jié)構(gòu)中安裝使用智能結(jié)構(gòu)，使建筑物能準(zhǔn)確應(yīng)對外界環(huán)境的變化并對自身作出及時(shí)的內(nèi)部調(diào)整，特別在遭遇強(qiáng)風(fēng)或地震時(shí)，智能結(jié)構(gòu)對整個(gè)建筑物尤其重要。在地震幅度不是很明顯時(shí)智能結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)控制一體化的優(yōu)勢更能充分發(fā)揮其作用，此外，智能結(jié)構(gòu)對提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性也發(fā)揮著很重要的作用，智能結(jié)構(gòu)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用對建筑設(shè)計(jì)、建筑施工及建筑檢測都起著至關(guān)重要的作用，智能土木結(jié)構(gòu)保障建筑物的穩(wěn)固的同時(shí)，也保證了人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。
二、智能結(jié)構(gòu)應(yīng)用現(xiàn)狀
智能建筑與我國可持續(xù)發(fā)展觀中生態(tài)和諧理念高度契合，所以和其他國家相比，目前我國智能建筑主要功能更加凸顯了環(huán)保、節(jié)約、可持續(xù)發(fā)展利用等特點(diǎn)，在運(yùn)用智能化結(jié)構(gòu)對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)更加注重節(jié)能減排以及高效低碳能否實(shí)現(xiàn)。智能建筑隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展已經(jīng)成為未來建筑的主要發(fā)展趨勢，智能結(jié)構(gòu)作為智能建筑的重要支撐在建筑智能化發(fā)展中被廣泛應(yīng)用，智能結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)有著密切的聯(lián)系，智能土木結(jié)構(gòu)以傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，并以此為依據(jù)對傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)做了改進(jìn)，因此對智能結(jié)構(gòu)的應(yīng)用離不開對傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的理解與掌握。目前，建筑工程中對智能結(jié)構(gòu)的研究有建筑結(jié)構(gòu)的檢測與監(jiān)控、建筑結(jié)構(gòu)抗震抗風(fēng)降噪的自控制等，利用智能結(jié)構(gòu)使建筑設(shè)備自動(dòng)化、辦公化，最終實(shí)現(xiàn)建筑物全面的擬智能生命化也是今后智能結(jié)構(gòu)在建筑領(lǐng)域的發(fā)展方向。
（一）智能傳感元件的應(yīng)用
土木工程中對建筑物健康檢測時(shí)常將傳感元件埋入或粘貼在建筑結(jié)構(gòu)中，在保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性的同時(shí)，對建筑物的安全性與穩(wěn)固性作出更確切的評價(jià)，得到最精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，從而決定建筑物是維修還是報(bào)廢。對于重大土木工程建筑結(jié)構(gòu)，由于修建時(shí)間較長，設(shè)備一般比較陳舊，傳統(tǒng)的傳感器不能適應(yīng)此種建筑物的內(nèi)部環(huán)境，這時(shí)就需要采用性能較高傳感器對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)及健康的監(jiān)測。利用光纖、智能材料等制成的傳感器的應(yīng)用在土木工程發(fā)展史上具有劃時(shí)代的意義，開辟了土木工程發(fā)展史的新篇章。
（二）建筑工程的健康檢測
智能結(jié)構(gòu)在建筑工程結(jié)構(gòu)損傷及健康檢測方面也發(fā)揮著重要作用。在土木工程中對建筑物檢測通常采用目測法，此外還常利用超聲波、聲發(fā)射、x 射線等技術(shù)進(jìn)行無損檢測，利用這種方法檢測是有很多弊端的，如建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破損情況、建筑物的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)等都不能準(zhǔn)確的被監(jiān)測，不能滿足人們了解建筑物整體狀況的需求，檢測結(jié)果往往會(huì)失真、檢測效率也低，甚至?xí)霈F(xiàn)完全錯(cuò)誤的檢測結(jié)果?，F(xiàn)在利用光導(dǎo)纖維、壓電材料、半導(dǎo)體材料等制成的檢測器材，在建筑物內(nèi)部的傳感器能及時(shí)感知建筑物自身狀況，檢測損傷并根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)損壞過程進(jìn)行損傷定位，例如建筑物發(fā)生損傷，內(nèi)部出現(xiàn)裂紋，裂紋在外界作用力作用下?lián)p傷力度加大，并以聲速失穩(wěn)擴(kuò)展，這些都會(huì)被由這些特殊材料制成的傳感元件所感知，使人類能準(zhǔn)確及時(shí)的了解建筑物內(nèi)部狀況，及時(shí)對建筑物進(jìn)行整體規(guī)劃、采取必要措施避免事故發(fā)生。
三、智能結(jié)構(gòu)關(guān)鍵問題總結(jié)及建議
（一）提高智能傳感技術(shù)
傳感元件在建筑工程中的應(yīng)用離不開純熟的傳感技術(shù)，因此提高智能傳感技術(shù)勢在必行。從仿生學(xué)來看，傳感器相當(dāng)于建筑物的感覺器官，提高智能傳感技術(shù)必須增強(qiáng)傳感技術(shù)的系統(tǒng)性，提高傳感器感知、處理與識(shí)別能力，在此基礎(chǔ)上提高傳感系統(tǒng)的可靠性和靈敏度實(shí)現(xiàn)傳感技術(shù)的智能化。在建筑工程中要求傳感元件不影響建筑物的結(jié)構(gòu)外形，與建筑材料具有很好的相容性，使對建筑結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度影響降到最低，此外還應(yīng)具有對信號的抗干擾能力，在此基礎(chǔ)上對建筑物的整體狀況能準(zhǔn)確感知。
（二）提高智能傳感技術(shù)
智能結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中主要有傳感元件、驅(qū)動(dòng)元件及乙級控制元件，它們在對整個(gè)建筑物內(nèi)部損傷情況進(jìn)行定位時(shí)常會(huì)有一個(gè)計(jì)算的過程，在計(jì)算過程中常采用小波分析技術(shù)、時(shí)間有限元模型等對連接網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)總線進(jìn)行定位，最終使傳感器的信息處理和數(shù)據(jù)傳輸融合。
（三）發(fā)展智能控制集成
智能控制系統(tǒng)相當(dāng)于人類的中樞神經(jīng)系統(tǒng)的最高級部分大腦，不僅決定著運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、感覺系統(tǒng)的有序運(yùn)行，還擔(dān)負(fù)著整個(gè)腦神經(jīng)高級功能的運(yùn)轉(zhuǎn)。在土木工程內(nèi)部安裝智能控制集成系統(tǒng)，能使建筑物在遭遇風(fēng)暴、強(qiáng)降雨等惡劣自然災(zāi)害情況下，迅速采取應(yīng)急措施，使損失降低到最小，因此發(fā)展智能控制集成技術(shù)也是十分重要的。
（四）發(fā)展智能驅(qū)動(dòng)技術(shù)
驅(qū)動(dòng)在計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用十分廣泛，所有的硬件設(shè)備都需要安裝相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序才能正常工作。智能驅(qū)動(dòng)技術(shù)能夠?qū)χ悄芙Y(jié)構(gòu)的形狀和力學(xué)原理加以控制，便于對智能結(jié)構(gòu)的管理與規(guī)劃。驅(qū)動(dòng)相當(dāng)于一個(gè)入口，只有通過這個(gè)入口操作系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)對整個(gè)部件的控制，在土木工程中驅(qū)動(dòng)技術(shù)發(fā)揮著不可小覷的作用，發(fā)展智能的驅(qū)動(dòng)技術(shù)，才能實(shí)現(xiàn)建筑物整體的控制，才能使建筑物的性能更加穩(wěn)固。在建筑工程中要求所使用的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)材料自身機(jī)械性能要高，保障其具有很強(qiáng)的抗沖擊性；再次，驅(qū)動(dòng)材料與建筑材料本身要有很好的兼容性；最后，還應(yīng)提高驅(qū)動(dòng)速度，便于及時(shí)掌握建筑物的狀況。
四、結(jié)束語
我國建筑業(yè)產(chǎn)值的持續(xù)增長推動(dòng)了建筑智能化行業(yè)的發(fā)展，目前我國處于智能建筑行業(yè)的快速發(fā)展期?？茖W(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，人們對建筑安全性、舒適性、便利性等有了更高層次的要求，者為智能建筑的發(fā)展提供契機(jī)的同時(shí)，也給智能建筑的發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)。
土木工程智能建筑結(jié)構(gòu)作為智能建筑的靈魂與支撐，在未來智能建筑的發(fā)展中不可或缺，因此，我們在今后智能結(jié)構(gòu)的發(fā)展道路上必須用發(fā)展的眼光、科學(xué)的手段，與時(shí)俱進(jìn)，開拓創(chuàng)新。
參考文獻(xiàn)：
[1]李沁羽. 智能土木建筑技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2013，（19）.
[2]淡丹輝，何廣漢. 智能土木結(jié)構(gòu)理論初探[J]. 四川建筑科學(xué)研究，2001，27（4）：7-9，12.
