主要完成人：  崔忠健 周祖德 姜德生 张维健 刘泉

陈立志 史伟彬 梁磊 陈伟英 李家华

主要完成单位：秦皇岛港务集团有限公司

武汉理工大学

成果简介：

秦皇岛港是我国北方大型综合港口之一。2007年煤炭吞吐量完成2.45亿吨。翻车机是港口用于煤炭卸载的关键设备，其安全运转直接关系到整个港口的正常运行，关系到国家的经济命脉，有关部门对此非常重视。

为了及时掌握翻车机的安全运行状况，必须对翻车机关键部位的动态应力变化进行实时监测，传统检测方法是采用电阻应变片对装卸设备的关键点进行应变测量，这种电类传感器在潮湿、粉尘等恶劣环境中长期工作的可靠性差，并且容易受到电磁场干扰，只能进行定时检测，不适宜进行长期实时监测,迫切需要研制适合煤炭装卸设备长期安全监测的新型传感器及系统。

“翻车机结构应变动态长期监测系统”就是针对目前存在的这种实际状况而开展的开发研究工作。光纤光栅传感是在最近十几年才刚刚兴起的新一代光纤传感器，它体积小、重量轻、耐腐蚀、抗电磁干扰，测量精度高，长期工作稳定性好，可以在煤炭的潮湿、粉尘等恶劣环境中工作，是目前世界上最先进的传感技术，并在国内外的大型工程项目以及军工领域得到了广泛应用。在现有技术基础上，研究开发适合港口装卸设备的光纤光栅应变传感器及长期安全监测系统，是非常必要的。对保障煤炭安全运输和港口正常运转产生重要的作用，形成可观的经济效益和社会效益。

光纤光栅是利用紫外曝光技术在光纤中产生折射率的周期性改变而形成的。光纤光栅中折射率分布的周期性结构，导致某一特定波长光的反射，从而形成光纤光栅的反射谱。反射光的波长对温度、应力和应变敏感，当环境温度、应力或应变发生变化时，光纤光栅的反射光的峰值波长漂移，通过对波长漂移量的测量来实现对温度、应力和应变的感测。由于光纤光栅的传感信号使用波长标定，所以必须通过光纤光栅专用波长解调仪，将波长信号转变为电信号，送入计算机进行数据分析处理。

光纤光栅传感是最近十几年发展起来新型传感技术。光纤光栅最初是由加拿大通信中心的Hill等人研制成功的，之后，经过许多科学家的努力形成现在比较成熟的光纤光栅写入技术。光纤光栅传感采用独特的波长编码技术，信号在光纤中传输，现场无电，本质安全，具有体积小、重量轻、耐腐蚀、抗电磁干扰、与光纤通信系统完全兼容等优点，可实现多点分布式测量。这一技术一经出现即受到世界范围的广泛关注。上个世纪九十年代美国国家航空和宇宙航行局率先在美国航天飞机X-33上安装了测量应变和温度的光纤光栅传感网络，随之，加拿大、美国、欧洲和日本等国家纷纷将光纤光栅传感应用于桥梁、大坝、边坡、钻井等领域。在我国，早在上个世纪九十年代，以武汉理工大学为代表的一些高等院校和科研院所，在光纤光栅传感领域进行了大量的研究工作，在交通、冶金、电力、水利、建筑、石油和化工等领域取得了许多应用性研究成果。