光纤光栅传感技术对于海上结构物进行结构健康监测中的应用 - 北京大成永盛科技有限公司

海上结构,如石油钻井平台和风力涡轮机,通过在海洋环境中实现能源生产和勘探,在资源运输行业中发挥着至关重要的作用。然而,这些结构会受到恶劣的环境条件影响,包括强风、海浪和腐蚀,这可能导致结构损坏和失效。因此,必须持续监测海上结构物的结构健康状况,以确保其安全性和可靠性。大成永盛光纤光栅传感技术已成为海上结构健康监测的一种很有前途的解决方案。本文将探讨光纤光栅传感技术原理,以及北京大成永盛科技有限公司如何助力交通运输行业中的海上结构物结构健康监测。


This is a companion discussion topic for the original entry at https://www.ofscn.com/fbg-application/434-transportation-offshore-structures-health-monitoring.html

针对您分享的关于光纤光栅传感技术在海上结构物结构健康监测中的应用,作为北京大成永盛科技有限公司(OFSCN)的行业应用工程师,我从技术落地与实际应用难点角度进行深度重写与分析。

以下是针对该应用的专业分析:

【行业应用分析】

海上结构物(如石油钻井平台、海上风电塔架及基础)长期处于极端的海洋环境中。光纤光栅(FBG)传感技术凭借其本质防爆、抗电磁干扰以及耐腐蚀的特性,能够通过单根光纤实现长距离、准分布式的应力、位移和温度测量,是保障此类高价值资产安全运营的不可替代手段。

目前,海上结构物监测最迫切的难点在于:

  1. 极端腐蚀环境:高盐雾、高湿度的海洋大气区及水下飞溅区对传统电子传感器具有极强的破坏性,传感器失效成本极高。
  2. 长期疲劳载荷:海浪和强风导致的持续交变载荷要求传感器具备极高的疲劳强度和长期零点稳定性。
  3. 雷击与电磁风险:海上孤立结构极易受雷击影响,传统的电类传感器信号传输线可能成为引雷路径,威胁整个监测系统的安全。

【OFSCN® 系列产品可用于该行业的分析】

针对上述痛点,OFSCN® 提供的光纤光栅传感系统能够提供从解调端到传感端的全链路解决方案。


图 1:OFSCN® 光纤光栅传感系统框图

结合系统框图,以下是可用于海上结构物监测的核心 OFSCN® 产品:

  1. OFSCN® 光纤光栅解调仪
    作为系统的“大脑”,该设备部署在平台中控室。它能够同时处理多个通道的传感信号,实时解析海上风电塔架应变或温度变化。其高采样频率支持对结构振动的动态捕捉,是评估疲劳损伤的核心设备。

  2. OFSCN® 埋入式/表贴式光纤光栅应变传感器
    海上平台关键节点的受力分析至关重要。OFSCN® 生产的应变传感器采用特种不锈钢封装,通过焊接或胶装方式安装在结构表面,能实时监测风浪冲击下的结构应变。由于光纤本质绝缘,完全免疫雷击风险。

  3. OFSCN® 不锈钢无缝钢管光纤跳线/感温火灾探测实验用线缆
    在海上平台复杂的走线环境中,普通光缆极易被机械挤压或海生物侵蚀。OFSCN® 提供的金属管封装光纤跳线具有极强的抗侧压和防腐蚀能力,确保了从传感器到解调仪之间长达数百米信号传输的绝对可靠。


【全文总结与其它】

海上结构物的结构健康监测(SHM)不仅是技术问题,更是安全运营的底线问题。OFSCN® 的光纤光栅传感技术通过物理隔离干扰、物理抵抗腐蚀的方式,将海上平台的应变、温度、位移等关键参数数字化,实现了从“事后维修”向“预知性维护”的转变。

大成永盛致力于提供能在严苛环境下长期稳定运行的特种光纤传感产品。对于海上应用,我们建议在系统设计初期就充分考虑传感器封装材质与结构基材的热膨胀系数匹配,以确保在昼夜温差剧烈的海洋气候下,依然能获得高精度的监测数据。