光学传感器的最新发展

        2022年，一种新的原型光学传感设备在该领域进行了首次测试。该设备由英国北爱尔兰贝尔法斯特女王大学（QUB）的研究人员开发，可以提供桥梁可能倒塌的早期预警，并使工程师能够进行预防性维修。

  该传感器设计用于检测冲刷迹象，这是一种由河流中的流水将材料从河床和河岸中移开而引起的特定侵蚀。在全球范围内，冲刷造成的桥梁坍塌比任何其他因素都多，因此先发制人地处理它将产生重大影响。

  该设备将在北爱尔兰的一座真实桥梁上进行现场测试。其支持者打算在测试成功后尽快推出生产。专利申请目前正在进行中，在保护基础知识产权之前，该设备的确切设计不会被披露。

  测试现场过去曾发现过冲刷侵蚀，但尚未进行任何修复工程。研究人员选择了这座桥，因为在测试过程中更有可能发生可检测的冲刷侵蚀。

  该设备由QUB的工程研究员Myra Lydon博士开发。Lydon说，由于桥梁关闭，桥梁冲刷估计每年的成本为6000万英镑，因为桥梁关闭平均损失了820万乘客。

  突然的冲刷失败可能会产生严重的后果，即使定期和适当地检查桥梁也是如此。

  在爱尔兰都柏林附近的马拉海德，一次突然的冲刷事件导致一座铁路桥在2009年倒塌。在发生故障前不到一个月就对结构进行了检查，但是在显示肉眼可见的任何应变迹象之前，冲刷可能会开始损坏结构。

  在一列客运列车驶过桥后，这座桥坍塌了，但幸运的是，没有人受到伤害。

  爱尔兰铁路事故调查股发现，该桥的一个支撑桥墩出现了轻微的违规行为。它周围的水压导致它生长并最终被卷入河中。

光纤布拉格光栅技术

        Lydon的新型光学传感器使用光纤布拉格光栅技术，为冲刷侵蚀引起的潜在结构故障提供早期预警系统。

  光纤布拉格光栅是一小段光纤，经过调谐以反射特定波长的光并传输任何其他波长。它们通过定期改变光纤纤芯的折射率来产生调谐到特定波长的电介质反射镜。

  光纤布拉格光栅可以应用于光纤中，以阻挡某些波长，这在传感中具有应用。光通信系统是该技术的主要应用领域，其中光纤布拉格光栅用于陷波滤波器和光多路复用器。

  由于光纤布拉格光栅对应变和温度高度敏感（其波长随着力和热的应用的变化而可预测地变化），因此它们也是检测光纤传感器中应变和温度的良好传感组件。

  地震仪器中的光纤布拉格光栅、极端环境的加固型压力传感器以及石油和天然气开采中的传感应用。传统上用于这些领域的电子传感器更精细，因此不如基于光纤布拉格光栅的光学传感器可靠。

光学传感器在结构健康监测中的应用

  结构健康监测（SHM）系统捕获并量化结构退化事件。该领域越来越多地转向计算机视觉技术和光学传感器，以非破坏性，非接触式操作模式收集位移数据。

  光学传感还提供了远距离工作的优势，使安装和维护监控系统变得更加简单和有效，特别是在偏远或难以到达的位置。

  基于计算机的光学传感也为结构监测提供了一种相对便宜、快速实现的技术应用。它不需要干扰其监控的结构（如桥梁，挡土墙等）的正常运行。

  大多数像这样的系统都部署了多个摄像头在阵列中工作，这大大增加了安装成本。预计新设备将使用粗纱摄像头方法，该方法可捕获整个桥梁对实时负载的响应，以检测损坏迹象。