光纖光柵傳感器在500 m口徑球面射電望遠鏡工程索網(wǎng)施工階段的應用

王玉婷　王啟明　朱　明　何　林

1.貴州大學，貴陽，550000　　2.中國科學院國家天文臺，北京，100039

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光纖光柵傳感器在500m口徑球面射電望遠鏡工程索網(wǎng)施工階段的應用

王玉婷1,2王啟明2朱明2何林1

1.貴州大學，貴陽，5500002.中國科學院國家天文臺，北京，100039

500m口徑球面射電望遠鏡(FAST)的主動反射面系統(tǒng)由圈梁、反射面單元、主索網(wǎng)及下拉索、促動器和地錨等組成，工程索網(wǎng)施工階段會對支撐索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的圈梁及格構(gòu)柱結(jié)構(gòu)產(chǎn)生復雜多變的應力影響。為實現(xiàn)對圈梁及格構(gòu)柱結(jié)構(gòu)精準的應力監(jiān)測，將光纖光柵傳感器應用于圈梁及格構(gòu)柱結(jié)構(gòu)的索網(wǎng)施工過程監(jiān)測中。介紹了傳感器原理、測點布設(shè)、數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)分析方法。根據(jù)FAST索網(wǎng)施工過程監(jiān)測的特點，基于3σ準則提出了一種新的異常數(shù)據(jù)處理方法，并利用該方法進行異常數(shù)據(jù)的分析與剔除。對實測數(shù)據(jù)進行分析，結(jié)果表明，在索網(wǎng)施工過程中圈梁測點的應力始終小于安全值201.5MPa，格構(gòu)柱測點的應力也一直處于安全范圍內(nèi)，且隨著索網(wǎng)施工的進行，其應力變化具有一定的規(guī)律性。該光纖光柵傳感器監(jiān)測方法在FAST索網(wǎng)施工階段得到了良好的應用。

500m口徑球面射電望遠鏡(FAST)；光纖光柵傳感器；索網(wǎng)施工；應力監(jiān)測

0　引言

500 m口徑球面射電望遠鏡(five-hundred-meter aperture spherical telescope, FAST)利用貴州喀斯特洼坑作為臺址，在洼坑內(nèi)鋪設(shè)500 m球冠狀反射面[1]，是目前全世界在建及計劃建設(shè)的最大的單口徑射電望遠鏡。FAST工程包括臺址勘察與開挖系統(tǒng)、主動反射面系統(tǒng)、饋源支撐系統(tǒng)、測量與控制系統(tǒng)、饋源與接收機系統(tǒng)和觀測基地建設(shè)系統(tǒng)六大建設(shè)系統(tǒng)。作為FAST自主創(chuàng)新之一的主動反射面系統(tǒng)由圈梁、反射面單元、主索網(wǎng)及下拉索、促動器和地錨等組成，其主索網(wǎng)安裝在環(huán)形圈梁的內(nèi)側(cè)，由6670個主索通過2225個索節(jié)點連接組成；在索網(wǎng)的節(jié)點上安裝有4450塊反射面單元，每個索節(jié)點下方連有一個下拉索和促動器，促動器再與地錨連接，通過下拉索驅(qū)動索網(wǎng)節(jié)點，使其實現(xiàn)位移以完成反射面的主動變形[2]。

FAST索網(wǎng)施工過程會對支撐主索網(wǎng)的圈梁及格構(gòu)柱的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生復雜多變的應力影響，而圈梁及格構(gòu)柱的狀態(tài)與整個索網(wǎng)的安全和反射面的精度息息相關(guān)，倘若結(jié)構(gòu)出現(xiàn)亞健康狀態(tài)將會導致應力超限或應力異常重分布，所以在施工過程中對圈梁及格構(gòu)柱進行應力監(jiān)測非常重要。通過分析實時監(jiān)測得到的數(shù)據(jù)可以有效地預測及防止結(jié)構(gòu)亞健康的出現(xiàn)。

1　索網(wǎng)施工過程對圈梁及格構(gòu)柱的影響

作為主動反射面系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)，索網(wǎng)施工的工程量較大，其施工順序如下：首先從主肋位置開始索網(wǎng)安裝，然后分別向主肋左右兩側(cè)進行施工，橫向索、縱向索交替施工，直至索網(wǎng)最終合攏，索網(wǎng)施工全部完成。圖1為FAST索網(wǎng)施工順序圖。

圖1　FAST索網(wǎng)施工順序圖

在FAST索網(wǎng)施工過程中，用于支撐主索網(wǎng)的圈梁及格構(gòu)柱結(jié)構(gòu)的受力情況會發(fā)生變化，施工過程中索網(wǎng)安裝量的增加和施工設(shè)備的架設(shè)都會增加圈梁及格構(gòu)柱的負載，而圈梁及格構(gòu)柱的狀態(tài)變化將會對反射面的精度和索網(wǎng)的安全產(chǎn)生影響，因此進行圈梁及格構(gòu)柱的健康監(jiān)測十分重要。結(jié)構(gòu)應力是判斷結(jié)構(gòu)安全最直接的指標，所以本文通過監(jiān)測圈梁及格構(gòu)柱的應力變化來判斷其是否處于安全狀態(tài)，確定索網(wǎng)施工過程對圈梁及格構(gòu)柱的影響是否在允許范圍內(nèi)。

傳感器是監(jiān)測系統(tǒng)的前端，因此傳感器的選擇非常重要[3]。光纖光柵傳感器具有抗電磁干擾、電絕緣性能好、耐腐蝕、穩(wěn)定性好、傳輸損耗小等諸多優(yōu)點，它可以解決許多傳統(tǒng)傳感器無法解決的問題，故自從它問世以來，就被廣泛應用于醫(yī)療、交通、電力、機械、石油化工、建筑以及航空航天等領(lǐng)域[4-5]，此外，光纖光柵傳感器在機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)損傷和運行狀態(tài)分布式動態(tài)監(jiān)測中也有很好的應用前景[6]。綜合以上應用實例，且考慮到射電望遠鏡對電磁環(huán)境要求非常高，因此FAST工程圈梁及格構(gòu)柱的安全監(jiān)測選擇波長調(diào)制型光纖光柵傳感器[7]。

2　光纖光柵傳感器原理及溫度補償問題

光纖光柵的反射或透射峰的波長與光柵的折射率調(diào)制周期及纖芯折射率有關(guān)，光纖光柵傳感器利用光纖材料的紫外光敏性在纖芯形成空間相位光柵，在纖芯內(nèi)形成一個窄帶的濾波器或反射鏡，使得一定波長的光波在該區(qū)域發(fā)生模式耦合，且傳播方式發(fā)生改變。光纖光柵傳感器的傳感原理是：環(huán)境溫度或應力變化引起傳感器的中心波長漂移，通過測量中心波長的漂移量，即可相應測得溫度或應力的變化量[8]，其峰值的反射波長為

λB=2neffΛ

(1)

式中，neff為光柵有效折射率；Λ為光柵柵距。

溫度T和應變ε的變化將引起neff和Λ的變化，從而引起反射波長的變化[9]。

應變變化時，光彈效應和柵距幾何尺寸變化的雙重作用會導致光柵反射波長發(fā)生變化；溫度變化時，光纖的熱光效應和熱膨脹作用也會引起反射波長的變化。當外界溫度和應變發(fā)生變化時，相應的Bragg波長的改變?yōu)?/p>

ΔλB/λB=(1-Pe)Δε+(ξf+αf)ΔT

(2)

式中，Pe、αf和ξf分別為光纖的彈光系數(shù)、熱膨脹系數(shù)和熱光系數(shù)；ΔλB、Δε、ΔT分別為反射波長、應變、溫度的改變量。

可見，波長的漂移是溫度和應變兩者共同影響的結(jié)果，由于光纖光柵傳感器同時對溫度和應變敏感，因此，當溫度和應變同時發(fā)生變化時，僅測量單個光柵波長的變化將無法區(qū)分由溫度和應變分別引起的波長變化,而測量其中一個量時，將不可避免地受到另一個量的影響[10]。交叉敏感問題嚴重影響了傳感器對待測目標參量的測量精確性，為了解決光纖光柵傳感器的交叉敏感問題，人們提出了多種解決方案，這些方案按照其原理可分為雙波長矩陣運算法、雙參量矩陣運算法、溫度(應變)補償法、具有特殊性能的光纖光柵法等[11]。

為了剔除溫度對應變測量的影響，本文采用溫度(應變)補償法[12]，使用了BSIL-GS200T型光纖光柵應變計。該應變計內(nèi)含光纖光柵溫度計，自帶溫度補償應變計，以此來解決光纖光柵應變計在實際應用中存在的應變溫度交叉敏感問題。在傳感器出廠之前進行了應力換算公式的系數(shù)標定，從而達到在實際工程中間接測量結(jié)構(gòu)應力的目的。上述方案具有耐用性強、布線簡單等優(yōu)點。

利用溫度(應變)補償法，通過對傳感單元進行特殊設(shè)計，使其某相對物理量對溫度(應變)不敏感，從而實現(xiàn)溫度(應變) 的測量或溫度與應變同時測量的目的[13]。

光纖光柵傳感器測量數(shù)據(jù)為波長值，根據(jù)式(1)、式(2)與BSIL-GS200T型光纖光柵應變計的基本參數(shù)進行溫度修正，再計算構(gòu)件應變值。應變與結(jié)構(gòu)材料的積即為載荷作用下所引起的應力變化，再加上結(jié)構(gòu)初始應力，就是該測點的應力值，即

σ1=Eε+σ0

(3)

ε=KΔλB+B(λt1-λt0)-αfΔT

(4)

ΔT=100(λt1-λt0)

(5)

式中，σ1為實測應力；E為材料的彈性模量；ε為測量應變； σ0為初始應力；K為應變計應變系數(shù)；B為傳感器溫度修正系數(shù)，B=1000-2.3K；λt1為溫度補償光柵當前波長值；λt0為溫度補償光柵初始波長值。

綜上，即可將光纖光柵傳感器測得的波長值換算為應力值，并完成溫度補償。本文所述光纖光柵傳感器固定于鋼結(jié)構(gòu)表面，如圖2所示。

圖2　光纖光柵傳感器的安裝

3　測點布設(shè)及數(shù)據(jù)采集

對監(jiān)測方案進行設(shè)計的過程中，需要分析監(jiān)測對象結(jié)構(gòu)，選擇受力典型的測點進行傳感器布設(shè)。優(yōu)化傳感器數(shù)量可以降低監(jiān)測方案的復雜程度，并降低經(jīng)濟成本，同時全面的結(jié)構(gòu)信息能夠?qū)υu定結(jié)構(gòu)的安全狀態(tài)提供支持。

通過對FAST主動反射面系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行分析，在圈梁及格構(gòu)柱上選擇了100個測點布設(shè)光纖光柵傳感器。圈梁段對應的格構(gòu)柱編號如圖3所示，最上方圓圈內(nèi)為1號格構(gòu)柱，順時針方向依次為2，3，…，50號格構(gòu)柱，6、16、26、36、46號格構(gòu)柱與區(qū)域中心位置的連線為5個主肋位置，這5個主肋將索網(wǎng)施工區(qū)域劃分為5個扇區(qū)，分別命名為A、B、C、D、E扇區(qū)，如圖3所示。本文經(jīng)過測點優(yōu)化后，在扇區(qū)中部區(qū)域的1、11、21、31、41號格構(gòu)柱及其對應圈梁段上分別選擇9個測點，在處于主肋位置的6、16、26、36、46號格構(gòu)柱及其對應圈梁段上分別選擇11個測點，如圖4、圖5所示。

圖3　格構(gòu)柱編號

圖4　1、11、21、31、41號格構(gòu)柱及對應圈梁段上光纖光柵應變計編號圖

圖5　6、16、26、36、46號格構(gòu)柱及對應圈梁段上光纖光柵應變計編號圖

自索網(wǎng)施工之日起這100個光纖光柵傳感器始終處于實時監(jiān)測狀態(tài)，本文分析的數(shù)據(jù)為索網(wǎng)安裝施工起始至索網(wǎng)安裝施工結(jié)束采集的數(shù)據(jù)，圈梁及格構(gòu)柱每日采集三次數(shù)據(jù)，上午、下午、晚上各采集一次，并記錄測量時的工況。

傳感器線纜集中到位于圈梁上的兩個臨時采集點，通過上位機進行數(shù)據(jù)采集，最后通過無線局域網(wǎng)把測得的數(shù)據(jù)傳至臨時監(jiān)測室，完成數(shù)據(jù)采集工作。數(shù)據(jù)傳輸過程如圖6所示。

圖6施工過程監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸過程圖

4　監(jiān)測結(jié)果分析

為了分析影響圈梁應力變化的主要因素，本文根據(jù)光纖光柵傳感器采集到的實時溫度數(shù)據(jù)并利用鋼結(jié)構(gòu)溫度應力模型剔除實測應力中由溫度引起的結(jié)構(gòu)應力變化量，其計算公式如下：

σ2=σ1-ΔTαE

(6)

ΔT=T0-20

(7)

式中，α為熱膨脹系數(shù)；σ2為計算應力；T0為實測溫度。

利用式(6)、式(7)將圈梁及格構(gòu)柱結(jié)構(gòu)應力統(tǒng)一換算為溫度20 ℃時的應力，將得到的應力-時間曲線與實際溫度下的應力-時間曲線進行對比，分析應力變化的主要影響因素。

以11號格構(gòu)柱對應圈梁段上6號光纖光柵傳感器實測數(shù)據(jù)為例，剔除溫度影響后的結(jié)構(gòu)應力數(shù)據(jù)如圖7所示。

圖7　剔除溫度影響后11號格構(gòu)柱對應圈梁段上6號光纖光柵傳感器的應力-時間(數(shù)據(jù)個數(shù))關(guān)系圖

圖7中，直線L1表示應力的均值，直線L2是用最小二乘法擬合出來的直線，θ是L1和L2之間的夾角，A、B點為實際的應力點，A′、B′點分別為與A、B兩點橫坐標相同的L1上的點。若采用3σ準則，即把滿足

(8)

的點看成異常點，因BB′的長度大于AA′的長度，所以點B被作為異常點選出，而點A則被排除在外，從圖7中可以明顯看出，A點更趨于異常，因此，在這種情況下，3σ準則并不適用。若圖中的θ越大，應力隨時間變化越明顯，則數(shù)據(jù)的標準差σ也就越大，像點A這樣的異常點被漏掉的可能性也就越大。因此，本文根據(jù)FAST索網(wǎng)施工過程監(jiān)測的特點，基于3σ準則提出一種新的異常數(shù)據(jù)處理方法：

(9)

由式(9)可以看出，當θ=0時，判定準則回歸到3σ準則，即本方法較3σ準則調(diào)整了異常點的限定條件。初步選出異常點后，再把初選出的異常點和附近12個點(不包括該異常點)的平均值相比較，若選出的異常點和附近點的平均值的差大于附近12個點的標準差的3倍，則判定其為異常點，否則認為其為正常點。應用此方法確定各個傳感器的異常數(shù)據(jù)。

4.1扇區(qū)中部位置圈梁應力

扇區(qū)中部位置圈梁測點就是圖4中圈梁及格構(gòu)柱上布設(shè)的1、2、3、6、7、8號光纖光柵傳感器位置。扇區(qū)中部區(qū)域在掛索前期(主肋區(qū)域至扇區(qū)中部區(qū)域索網(wǎng)施工時期)，其應力的變化趨勢并不明顯，應力基本處于穩(wěn)定值，而當索網(wǎng)施工進行到工程量的50%左右時，此區(qū)域的應力上升趨勢才逐漸變得明顯。

監(jiān)測結(jié)果表明，在索網(wǎng)安裝施工階段所有應力數(shù)據(jù)都處在閾值范圍之內(nèi)，扇區(qū)中部區(qū)域圈梁處于健康狀態(tài)。剔除外界溫度影響之后，應力-時間曲線的變化范圍變小，應力趨于穩(wěn)定，但仍有輕微上升趨勢，因而索網(wǎng)施工階段扇區(qū)中部區(qū)域應力變化的主要影響因素是外部溫度對構(gòu)件自身的影響。

以31號格構(gòu)柱對應位置的圈梁段6號傳感器為例，其實測應力-時間關(guān)系如圖8a所示。將應力值統(tǒng)一換算為20 ℃時的應力，將得到的應力-時間曲線(圖8b)與實際溫度下的應力-時間曲線(圖8a)進行對比，發(fā)現(xiàn)兩者差別較大，因此扇區(qū)中部區(qū)域在掛索期間受構(gòu)件自身溫度變化影響較大。當結(jié)構(gòu)溫度這一因素剔除之后，盡管掛索量增加，但該區(qū)域的受力情況卻變化不大，所以索量的增加對其應力影響在掛索前期(主肋區(qū)域施工時期)并不明顯，當施工進度為50%左右時，這種影響逐漸變得明顯。扇區(qū)中部區(qū)域圈梁的應力始終小于設(shè)計安全值，說明在整個索網(wǎng)施工過程中，該區(qū)域圈梁一直處于健康狀態(tài)。

(a)實測應力-時間關(guān)系

(b)剔除溫度影響后的應力-時間關(guān)系圖8　31號格構(gòu)柱對應圈梁段上6號傳感器應力-時間關(guān)系

采用本文提出的異常點篩選方法進行異常點識別，發(fā)現(xiàn)扇區(qū)中部區(qū)域測點2014年11月30日的數(shù)據(jù)均為異常點，故在系統(tǒng)中將當天數(shù)據(jù)予以剔除，從而達到提高監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量的目的。

4.2索網(wǎng)主肋位置圈梁應力

索網(wǎng)主肋位置圈梁測點就是圖5中圈梁上布設(shè)的1、2、3、7、8、9、10、11號光纖光柵傳感器位置。索網(wǎng)主肋區(qū)域圈梁在掛索前期其應力呈增大趨勢，而當索網(wǎng)施工進行到工程量的50%左右時，主肋周圍主索安裝完成，應力分布發(fā)生變化，應力不單純集中在主肋位置，因而此時主肋區(qū)域的應力減小，應力-時間曲線(圖9a)出現(xiàn)拐點。

監(jiān)測結(jié)果表明，在索網(wǎng)安裝施工階段所有應力數(shù)據(jù)都處在閾值范圍之內(nèi)，索網(wǎng)主肋區(qū)域的圈梁段均處于健康狀態(tài)。

以6號格構(gòu)柱對應圈梁段上7號傳感器為例，其實測應力-時間關(guān)系如圖9a所示。將應力值統(tǒng)一換算為20 ℃時的應力，將得到的應力-時間曲線(圖9b)與實際溫度下的應力-時間曲線(圖9a)進行對比，發(fā)現(xiàn)兩者變化趨勢基本相同，因此索網(wǎng)主肋區(qū)域在掛索期間受到構(gòu)件自身溫度變化的影響很小，當結(jié)構(gòu)溫度這一因素剔除之后，應力-時間曲線呈現(xiàn)先上升后下降趨勢，其應力始終小于設(shè)計安全值，因此整個索網(wǎng)施工過程中，索網(wǎng)主肋區(qū)域的圈梁段一直處于健康狀態(tài)。

(b)剔除溫度影響后的應力-時間關(guān)系圖9　6號格構(gòu)柱對應圈梁段上7號傳感器應力-時間關(guān)系

4.3格構(gòu)柱應力

格構(gòu)柱測點就是圖4中格構(gòu)柱上布設(shè)的4、5、9號光纖光柵傳感器位置以及圖5中格構(gòu)柱上布設(shè)的4、5、6號光纖光柵傳感器位置，監(jiān)測結(jié)果表明，在索網(wǎng)安裝施工階段，格構(gòu)柱所含測點的所有應力數(shù)據(jù)都處在閾值范圍之內(nèi)，格構(gòu)柱均處于健康狀態(tài)。剔除外界溫度影響之后的應力-時間曲線呈現(xiàn)上升趨勢，因而索網(wǎng)施工階段索力的變化影響了格構(gòu)柱的應力變化。

索網(wǎng)施工階段索力的變化影響了格構(gòu)柱的應力變化。以16號格構(gòu)柱上4號傳感器為例，其實測應力-時間關(guān)系如圖10a所示。將應力值統(tǒng)一換算為20 ℃時的應力，將得到的應力-時間曲線(圖10b)與實際溫度下的應力-時間曲線(圖10a)進行對比，發(fā)現(xiàn)兩者應力差別較大，因此格構(gòu)柱區(qū)域在掛索期間受溫度影響較大。隨著掛索量的增加主肋區(qū)域圈梁的受力增大，其應力呈上升趨勢。格構(gòu)柱所含測點的應力值始終小于設(shè)計安全值，因此整個索網(wǎng)施工過程中，格構(gòu)柱一直處于健康狀態(tài)。

(a)實測應力-時間關(guān)系

(b)剔除溫度影響后的應力-時間關(guān)系圖10　16號格構(gòu)柱對應圈梁段上4號傳感器應力-時間關(guān)系

再次采用本文提出的異常點篩選方法進行異常點識別，發(fā)現(xiàn)格構(gòu)柱區(qū)域測點2014年11月30日的數(shù)據(jù)均為異常點，故將當天數(shù)據(jù)予以剔除，從而達到提高監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量的目的。

5　結(jié)論

(1)本文提出了500m口徑球面射電望遠鏡(FAST)索網(wǎng)施工過程中圈梁及格構(gòu)柱應力監(jiān)測的方法，為FAST索網(wǎng)施工提供預警保障。

(2)結(jié)合結(jié)構(gòu)構(gòu)件應變以及溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過將結(jié)構(gòu)溫度統(tǒng)一為20 ℃的方法，減小結(jié)構(gòu)溫度變化對桿件應變變化的影響，從而確定不同位置圈梁應力變化的主要影響因素。

(3)基于3σ準則提出新的數(shù)據(jù)篩選方法來剔除應力監(jiān)測中的異常數(shù)據(jù)，提高了監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量。

(4)通過統(tǒng)計分析確定桿件應變的變化范圍，與設(shè)計值相比較，確認索網(wǎng)施工過程中圈梁與格構(gòu)柱均始終處于安全狀態(tài)。通過對比圈梁主肋區(qū)域與索網(wǎng)扇區(qū)中部圈梁的應力變化趨勢，發(fā)現(xiàn)掛索量的變化對兩區(qū)域均有影響。當施工進行到工程量的50%時，主肋區(qū)域的圈梁應力從上升趨勢變?yōu)橄陆第厔荩藭r應力不單純集中在主肋位置，索網(wǎng)扇區(qū)中部圈梁的應力隨著索網(wǎng)安裝過程的進行而逐漸增大；掛索量的增加導致格構(gòu)柱的受力增大，整個索網(wǎng)施工過程中，格構(gòu)柱受力較為均勻。以上結(jié)果與索網(wǎng)施工過程的各個圈梁段及格構(gòu)柱應力變化的理論規(guī)律一致，證明光纖光柵傳感器可以完成圈梁格構(gòu)柱的監(jiān)測任務。

本文提出的數(shù)據(jù)處理方法已成功應用到FAST工程主動反射面系統(tǒng)健康監(jiān)測的數(shù)據(jù)處理中。本文將光纖光柵傳感器應用到FAST工程索網(wǎng)安裝階段圈梁及格構(gòu)柱的安全監(jiān)測及預警之中，對類似大型工程的施工過程監(jiān)測具有一定的借鑒意義。

致謝感謝北京建筑設(shè)計研究院有限公司對本文測點選擇工作的支持，感謝柳州歐維姆機械股份有限公司對本文系統(tǒng)集成和數(shù)據(jù)采集工作的支持。

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(編輯蘇衛(wèi)國)

Applications of Fiber Grating Sensor in Construction Stage of Cable Net for FAST

Wang Yuting1,2Wang Qiming2Zhu Ming2He Lin1

1.Guizhou University,Guiyang，550000 2.National Astronomical Observatories,Chinese Academy of Sciences,Beijing,100039

Active reflector system of FAST consisted of ring beam, reflector unit, main cable and downhaul, actuator and anchor etc. During the construction phases of cable net，there would produce complex stress factors for the ring beam and lattice column which supported cable net structure. In order to achieve precise stress of the ring beam and lattice column structure, during the construction processes of cable network, this paper presented fiber grating sensors for monitoring the ring beam and lattice column structures. The principles of the sensor, measuring point layout, data collection and analysis methods were introduced. A new exceptional data processing method was proposed according to features of construction monitoring and 3σ criteria. This method was used to analyze and eliminate abnormal data.Then the measured data were analyzed, the results show that the cable network construction process stresses of the ring beam measuring points are always less than the value of the security 201.5 MPa, the stresses of measuring points of lattice column are in the safe range, and with the progress of construction of the cable network, this paper found changes in the stresses with a certain regularity.This method of monitoring stress with fiber grating sensors is a good application in the FAST cable network construction phase.

five-hundred-meter aperture spherical telescope(FAST)；fiber grating sensor；cable-net construction；stress monitoring

2015-07-22

2016-05-18

國家自然科學基金資助項目(11173035)

TH823

10.3969/j.issn.1004-132X.2016.20.012

王玉婷，女，1990年生。貴州大學機械工程學院、中國科學院國家天文臺聯(lián)合培養(yǎng)碩士研究生。主要研究方向為FAST工程主動反射面健康監(jiān)測系統(tǒng)。王啟明，男，1961年生。中國科學院國家天文臺研究員、博士研究生導師。朱明，男，1986年生。中國科學院國家天文臺高級工程師。何林，男，1965年生。貴州大學機械工程學院教授、博士研究生導師。