سنسورهای فیبر نوری در پایش سلامت سازه از سنجش نقطه ای تا نظارت توزیع شده هوشمند

افزایش عمر و فرسودگی زیرساختهای حیاتی عمرانی در سراسر جهان نیاز به راهکارهای پیشرفته برای ارزیابی ایمنی و دوام آنها را به یک ضرورت تبدیل کرده است. پایش سلامت سازه (HM به عنوان یک رویکرد پیشگیرانه و مبتنی بر داده، نقشی کلیدی در مدیریت و نگهداری این سرمایه های ملی ایفا می کند. در این میان، سنسورهای فیبر نوری (FOS) به دلیل مزایای منحصر به فردی همچون ابعاد کوچک وزن، کم مصونیت در برابر تداخل الکترومغناطیسی (EMI)، مقاومت در برابر خوردگی و قابلیت تعبیه در سازه، به عنوان یک فناوری تحول آفرین در حوزه SHM ظهور کرده اند. این مقاله مروری به بررسی جامع، اصول فناوریها و کاربردهای سنسورهای فیبر نوری در پایش سلامت زیر ساختهای عمرانی می پردازد. در ابتدا مبانی و اصول عملکرد انواع سنسورهای فیبر نوری از جمله توریهای براگ فیبری (FBG)، تداخل سنجهای فابری-پرو (FP) و سیستمهای سنجش توزیع شده مبتنی بر پراکندگی های بریلوئن رامان و ریلی معرفی می شوند. سپس نوآوریها در زمینه طراحی سنسورهای تخصصی برای پایش پارامترهای حیاتی مانند ترک، کرنش، دما، خوردگی و پارامترهای شیمیایی مورد بحث قرار می گیرد. در ادامه نمونه های موفق از پیاده سازی میدانی این سنسورها در سازه های مختلفی از جمله پلها، ساختمانها، تونلها، توربینهای بادی و زیر ساختهای ژئوتکنیکی ارائه خواهد شد. در نهایت چالشهای موجود و چشم انداز آینده این فناوری با تاکید بر پتانسیل سیستمهای سنجش توزیع شده برای نظارت بی درنگ و هوشمند در تمام چرخه عمر سازه از ساخت تا بهره برداری، تحلیل می گردد. نتایج این بررسی نشان می دهد که سنسورهای فیبر نوری از یک ابزار تحقیقاتی به یک فناوری عملی و ضروری برای تضمین ایمنی، بهینه سازی نگهداری و افزایش طول عمر زیر ساختهای مدرن تبدیل شده اند.

کلیدواژه ها:

پایش سلامت سازه (SHM) ، سنسور فیبر نوری (FOS) ، زیرساخت عمران