[发明专利]基于布里渊分布式光纤传感的结构挠度沉降监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种工程检测技术，尤其是一种基础设施结构挠度沉降检测装置，具体地说是一种基于布里渊分布式光纤传感的结构挠度沉降监测系统。

背景技术

 结构挠度是桥梁结构的重要参数，而结构沉降是地铁隧道工程的重要指标，它们的变化大小与结构的安全相关度非常高，也是相应规范中的必检指标。目前，桥梁的在线监测一般使用价格昂贵的GPS定位系统，但是GPS对梁的竖向挠度监测精度较低，一些地区还存在一些信号盲点。地铁隧道的沉降主要依靠人工和水准仪，耗时、费钱，还不能实时监测，对地铁运营影响较大。因此，有必要提出一套适合结构挠度/沉降长期在线监测的系统。

1989年Horiguchi等人提出首次分别提出了利用布里渊光的频移特性作为分布式应变和温度传感以来，该技术受到工程研究人员的广泛关注，其重要具有以下几个有点：1、分布式测量，理论上光纤每点的应变和温度都可以测量，实际可每5cm采样；2、长距离传感，可测量的光纤长度达到50km以上；3、测试精度高，目前最高应变测试精度为2με，温度测试精度为0.1°C；4、测试长期稳定，不受电磁场等环境干扰。

 据申请人所知，目前尚无一种可供成熟的基于布里渊分布式光纤传感技术的检测装置可供使用。

发明内容

本发明的目的是针对目前尚无理想的基础结构沉降度检测设备的现状，设计一种基于布里渊分布式光纤传感的结构挠度/沉降监测系统。

本发明的基于布里渊分布式光纤传感的结构挠度/沉降监测系统，利用布里渊分布式光纤传感物理参量和连通器实现挠度/沉降的物理量转化，它可以实现大规模基础设施的结构挠度/沉降的长期在线监测，并且温度可以自补偿。

本发明的技术方案是：

一种基于布里渊分布式光纤传感的结构挠度/沉降监测系统，其特征是它包括：

一个液体恒压源，它为传感容器提供恒定的压力，使传感容器的液位保持不变；

    一个传感容器，它的外壳与被检测结构固定相连，它的内腔通过连接管道与液体恒压源连通，在所述的内腔中安装有能上下移动的活塞，以使传感容器中的液面在液体恒压源的压力作用下保持恒定不变；

    一传感部件，它被安装在所述的传感容器中的，所述的传感部件由环形缠绕的检测光纤组成，所述的成环形缠绕的检测光纤的一端与活塞相连，另一端与前述传感容器的底部相连，当传感容器随结构沉降导至其中的液面位置下降时，液体恒压源向传感容器中补充压力液体推动活塞上移以使液压恢复到原始状态，从而将缠绕的检测光纤的两端拉伸产生应变；

    一信号传输光纤，它的一端与检测光纤相连以便将其应变输送到布里渊分布式光纤解调系统，从而实时得到结构的沉降参数。

所述的检测光纤缠绕在两个滑轮上，其中一个滑轮安装在与活塞相连的连接杆上，另一个滑轮安装在与传感容器底部相连的连接杆上。

所述的检测光纤通过一根温度补偿光纤与信号传输光纤相连。

所述液体恒压源包括油箱，油箱通过输油管与油源相连并使油箱中的液压油的液压高度保持不变，在输油管上安装在用于监测油箱内部液面的仪表，油箱的输出端连接有输出总管，输出总管再通过输出分管与各传感容器的内腔相连通。

所述的检测光纤和温度补偿光纤为商业单模裸光纤，信号传输光纤为外覆铠甲的单模裸光纤。

所述的检测光纤缠绕的长度不小于2倍的布里渊解调系统的空间分解能。 

所述的传感容器的数量不小于2个，所述的各信号传输光纤串接后再与布里渊分布式光纤解调系统相连。

本发明的有益效果：

1、本发明具有检测精度高，性能稳定，可以适合大部分基础设施的挠度/沉降测试要求。

2、本发明的挠度/沉降的测试机理简单，容易被一些非专业的管理人员接受，推广便利。

3、相比GPS等其他在线监测技术，除布里渊解调系统，传感系统本身的成本较低，再考虑到布里渊解调系统依次为多个子项目服务（如一个工作中心，多条地铁隧道），整体成本还是很低的。

4、本发明实现了分布式测量及超长距测量，本发明既可单独使用，也可大量串联使用，容易实现对大型基础设施在线长期监测，节约大量的劳动力，大大降低检测维护成本。

5、本发明能满足目前国家大型基础设施建设和运营的需求，尤其能够解决地铁盾构隧道、高铁桥梁的长期监测的一些难题，具有很高的社会效益。

附图说明

    图1是本发明的的结构示意图。

 图2是本发明的传感容器的立剖面结构示意图。