Abstract:
حفاظت از ابرسازههای عمرانی همچون برجها، پلها، سدها، پالایشگاهها و سایر سازههای بزرگ در برابر بلایای طبیعی و غیرطبیعی از جمله مواردی است که میبایست در پدافند غیرعامل مورد توجه قرار گیرد. یکی از مهمترین اصولی که باید در این زمینه رعایت شود، نظارت بر وضعیت استحکام این سازهها بعد از فرآیند ساخت است. ترکها و شکستگیهای ایجادشده ناشی از نشست و قدمت سازه، رطوبت، سرما و گرمای هوا، خوردگی و پوسیدگی و... از جمله مشکلاتی هستند که بعد از ساخت این ابرسازهها میتوانند به مرور زمان ایمنی آنها را تحت تاثیر قرار دهند. از اینرو بسیاری از ابرسازهها در دنیا علاوه بر اینکه در هنگام ساخت تحت نظارت دقیق قرار میگیرند، بعد از ساخت نیز توسط سامانههای مختلف کنترل میشوند. یکی از پرکاربردترین و محبوبترین انواع این سامانهها، حسگرهای فیبر نوری توزیعی میباشد. در این مقاله ابتدا انواع این حسگرها را معرفی کرده و سپس به مقایسه آنها در زمینه پدافند سازههای عمرانی خواهیم پرداخت. با بیان مزایا و معایب هر یک از این حسگرهای توزیعی و معرفی نمونههای استفادهشده از آنها در سازههای مختلف دنیا خواهیم دید که حسگر توری براگ فیبری نسبت به سایر حسگرهای توزیعی فیبر نوری کاربرد بیشتری در پایش وضعیت استحکام سازههای عمرانی دارد. دقت بالا، راحتی در ساخت، نصب آسان و مقرون به صرفه بودن از اصلیترین دلایل گرایش به استفاده از حسگرهای توری براگ فیبری در این سازهها بوده است.
Protection of civil structures such as towers, bridges, dams, refineries and other large structures against natural and unnatural disasters is one of the topics which should be addressed in the field of passive defense. One of the most important issues which should be regarded for massive structures is monitoring the status of their strength after the construction process. Cracks and fractures caused by subsidence, structural age, humidity, cold and warm air, corrosion, decay, as well as various disasters, are the problems that may occur after construction and can affect structure safety over time. Hence, many of structures in the world, besides being carefully monitored when constructed, are controlled by different systems after construction. One of the most popular types of these systems is distributed optical fiber sensors system. In this article, we first introduce and then compare different types of these sensors in the field of structural defense. After explaining the advantages and disadvantages of each of these distributed sensors and introducing their samples in different structures of the world, we will see that Fiber Bragg Grating sensor is more widely used than any other optical fiber distributed sensor, for monitoring the strength of civil structures.The main reason for the tendency to use Fiber Bragg Grating sensors is cost-effectiveness as they havehigh spatial resolutionand are easy to construct and install.
Machine summary:
از آنجایی که تغییرات زیاد و نامتعارف دما، فشار و رطوبت به مرور زمان باعث کاهش استحکام سازههای فلزی و بتنی و درنتیجه ترکخوردگی، پوسیدگی و شکستگی آنها میشود، حسگرهای فیبر نوری توزیعی کاندیدای مناسبی برای نظارت بر سلامتی این سازهها هستند، زیرا علاوه بر اینکه قادرند میزان این تغییرات محیطی نامتعارف را با دقت بالا تشخیص داده و قبل از ترکخوردگی سازه به کاربر هشدار لازم را دهند، همچنین میتوانند پس از ترکخوردگی نیز مکان دقیق لرزشها و ترکهای کوچک ایجادشده در این سازهها را مشخص کرده و با اطلاع به کاربر از پیشروی آنها جلوگیری کنند [7].
2-1- روش تحقیق با توجه به ویژگیهای ظاهری و فیزیکی ابرسازههای عمرانی میتوان دریافت که چه پارامترهایی باید معیار سنجش و انتخاب حسگرهای فیبر نوری توزیعی برای استفاده در این سازهها بهمنظور اقدامات و اهداف پدافندی باشند.
در مجموع میتوان گفت برای رسیدن به بهترین حسگر توزیعی فیبری مورد استفاده در سازههای عمرانی بهمنظور اقدامات پدافندی لازم است تا پارامترهایی همچون دقت اندازهگیری، طولسنجش، زمان پاسخدهی و صرفه اقتصادی معیار سنجش و انتخاب این حسگرها قرار گیرد.
بنابراین، اگر کسی بخواهد تنها از منظر دقت فضایی، حسگری مناسب برای اقدامات پدافندی در سازههای عمرانی انتخاب کند، ما میتوانیم با توجه به مطالب بالا حسگرهای توزیعی بر مبنای پراکندگی بریلوئن و همچنین حسگرهای توری براگ فیبری را به او پیشنهاد دهیم.
بنابراین، تقریباً تمام این حسگرها از نظر زمان پاسخدهی میتوانند گزینه مناسبی برای اقدامات پدافندی در سازههای عمرانی باشند ولی اگر بخواهیم بهترین حسگر را از این منظر انتخاب کنیم میتوانیم حسگرهای توری براگ فیبری و توری دینامیکی بریلوئن را در رأس آنها پیشنهاد دهیم.