混凝土里的“听诊器🩺”:SMG01埋入式应变计能听到什么?

更新时间:2026-03-10 12:15:28一点通 - fjmyhfvclm

大型工程建起来,最怕的不是看得见的问题,是看不见的。

桥墩立好了,大坝浇完了,隧道贯通了,但混凝土内部在经历什么——收缩、徐变、受力变形——这些东西藏在里面,人看不见,仪器也进不去。等裂缝从表面露出来的时候,内部的问题已经存在很久了。

中科慧感的SMG01光纤光栅式埋入式应变计,就是为这个场景设计的。把它浇筑在混凝土里,它能一直“听”着结构的应力应变变化,几十年如一日。

不用供电,靠光干活

SMG01的原理和传统的电阻应变计不太一样。它用的是光纤光栅技术,核心是一段特殊处理过的光纤。

光打到这根光纤上,会反射回来一个特定波长的信号。当混凝土内部发生变形,应变计被拉伸或压缩,这个反射波长就会发生变化。测量这个变化,就能反推出结构产生了多少应变。

这套机制有几个天生的好处。第一,不用供电。传感器本身是无源的,不需要拉电源线,也不怕断电。第二,信号传输距离远。光在光纤里跑,几十公里信号不衰减,适合大型桥梁、隧道这种长距离监测的场景。

埋在混凝土里,和结构同寿命

SMG01是为埋入式设计的。外形尺寸φ30*120毫米,标距100毫米,量程-1500到1500微应变。

安装的时候,把它绑扎在钢筋笼上,然后浇筑混凝土。浇进去之后,它就和结构成为一体了。混凝土收缩、温度变化、荷载作用引起的变形,它都能感知到。

耐水压≥1MPa,意味着它能埋在水下结构里,比如桥墩、大坝基础,不用担心进水失效。工作温度-20到80℃,覆盖国内绝大多数地区的环境条件。

还有一个细节:温度自补偿。光纤光栅本身对温度也敏感,但SMG01的结构设计把这部分影响抵消掉了,测出来的主要是应变,不用额外做温度修正。

适合用在哪些地方?

官网列了几类典型应用:

  • 基坑:开挖过程中,坑壁和支撑结构的变形监测
  • 桩基:打桩和后期承载过程中的应变变化
  • 桥梁:箱梁内部、桥墩底部的长期健康监测
  • 隧道:衬砌结构的受力状态跟踪
  • 砌筑结构:挡土墙、护坡等内部应变测量

这些场景有个共同点:结构重要,出了问题代价大,而且常规手段测不到内部。

技术指标一览

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和传统应变计比,优势在哪?

传统电阻应变计在混凝土里用,有几个绕不开的问题:需要供电,长期稳定性受潮气影响,信号传输距离有限,抗电磁干扰能力弱。

光纤光栅类的传感器,本质安全,不带电,不怕雷击,不怕电磁干扰。信号通过光纤传输,可以传很远,适合分布式组网监测。一根光纤上可以串联多个传感器,形成监测网络。

SMG01采用标距100mm的设计,这个尺寸在埋入式应变计里是比较常见的。既能保证足够的测量精度,又不会因为标距太大而平均掉局部的应变特征。

安装注意事项

埋入式应变计安装有个关键点:要保证和被测结构协同变形。SMG01采用绑扎浇筑的方式,安装时把它固定在钢筋笼上,方向要和主应力方向平行。混凝土浇进去之后,它就和钢筋、混凝土形成一个整体,结构受力,它跟着变形。

另外要注意保护尾纤。光缆引出端要做好防护,避免在浇筑过程中被振捣棒打断。施工期间临时引出线要做好标记,防止被意外拉拽。

中科慧感的底子

SMG01出自蚌埠日月仪器研究所,这家单位在传感器领域做了几十年,早期的油田测试仪、工业称重传感器积累了不少现场经验。光纤光栅类产品是相对新的技术方向,但底子还是那些——传感器设计、封装工艺、可靠性测试。

产品页面上写得很简单,没有太多宣传话术,就是功能特点、技术指标、应用场景。这种风格在工程类产品里反而让人放心——数据和指标摆在那儿,用不用、怎么用,用户自己判断。

说到底,结构健康监测的价值,是看到看不见的

混凝土结构出问题,很少是突然垮掉的,大多是从内部一点一点劣化。裂缝扩展、钢筋锈蚀、混凝土徐变,这些过程持续几年甚至几十年,等到肉眼可见的时候,修复成本已经很高了。

SMG01这类埋入式应变计,价值就在于让这些“看不见的过程”变成可测的数据。从浇筑那天开始,一直到结构退役,它一直埋在里面,一直给出读数。

时间长了,这些数据就是结构的“体检报告”。什么时候应变异常,什么时候需要检修,数据会说话。

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