[实用新型]基于布里渊分布式光纤传感的结构缝监测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种工程检测技术，尤其是一种利用光纤传感器进行结构缝伸缩量检测装置，具体地说是一种基于布里渊分布式光纤传感的结构缝监测装置。

背景技术

 结构缝是工程结构设施在构件连接处设置的一些人工缝，如桥梁的伸缩缝、隧道管片的拼缝等。在这些结构缝处，由于温度、构件偏移等因素，缝宽会发生变化，达到极限值时能够导致连接件失效，甚至会造成类似桥梁的落梁等灾难性事故。因此，对这些结构实施长期在线监测具有重要意义。然而，由于结构缝的数量惊人，一般很难做到每条缝布设监测传感器，也就是说无法准确了解所有缝的信息。

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。

 利用布里渊分布式光纤传感可以对大量的结构缝实施监测，但是在实际中遇到问题。光纤在自由时不能够受压，必须对其施加预张拉。但是过大的预张拉应变会导致光纤本身的蠕变等问题，过小的话，结构缝的闭合量较大时将无法监测。由于预张拉应力的作用导致此类装置只能进行单向检测，不能满足实际工程检测需要。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有的布里渊颁布式光纤传感装置存在的只能进行单向检测的问题，设计一种可以同时监测结构缝的张开和闭合同时可进行温度自动补偿的基于布里渊分布式光纤传感的结构缝监测装置。

本实用新型的技术方案是：

一种基于布里渊分布式光纤传感的结构缝监测装置，其特征是它包括分别安装在结构缝两侧基础上的钢板底座9,每侧钢板底座9上安装有一字形钢片5和L形钢片8，一字形钢片5的悬壁端和L形钢片8的拐角端上均安装有滑轮6，拉伸检测用光纤1缠绕在结构缝两侧的一字形钢片5悬臂端上对应的两个滑轮6上，收缩检测用光纤2缠绕在结构缝两侧的L形钢片8的拐角端上对应的两个滑轮6上，拉伸检测用光纤1和收缩检测用光纤2之间连接有温度补偿检测用光纤3；所述的拉伸检测用光纤1和收缩检测用光纤2均通过各自的连接光纤4与布里渊分布式光纤解调系统相连。

所述的拉伸检测用光纤1、收缩检测用光纤2和温度补偿检测用光纤3为单模裸光纤。

所述的拉伸检测用光纤1、收缩检测用光纤2在滑轮6上的缠绕长度至少为2倍的布里渊解调系统的空间分解能。

所述的滑轮6的表面需光滑，可以在表面涂机油，直径不小于2cm，以减小弯折对光纤的光损；两个滑轮的轴距应根据预估的缝宽变化大小来决定，保证光纤最大受拉应变不超过光纤断裂应变。

一字形钢片5和L形钢片8的厚度至少取1cm，保证足够的刚度。

所述的结构缝监测装置可以精确监测缝的张开、闭合，并且温度自补偿。

两块一字形钢片5分别固定被测缝两侧，通过钢片上的两个滑轮缠绕、固定光纤，当缝张开时，光纤受拉。

两块L形钢片8分别固定被测缝两侧，钢片的端部跨过被测缝，通过钢片上的两个滑轮缠绕、固定光纤，实现缝闭合时光纤受拉。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型既可以监测结构缝的张开量，还可以监测结构缝的闭合量，同时温度自补偿，有效克服光纤简单布设时的不足。

2、本实用新型的缝宽测量高精度，完全能适应各类结构缝的测试要求。

3、本实用新型可实现可分布式测量及超长距测量，可将本实用新型的装置大量串联使用，实现对大型基础设施全部结构缝的在线长期监测，大大降低检测维护成本。

4、本实用新型能满足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。

5、本实用新型可通过串接组成监测系统（见图7），用于大型环境和场合的监测。

附图说明

    图1是本实用新型的结构示意图。

  图2是本实用新型的单模裸光纤的结构示意图。

图3是本实用新型的覆铠甲的单模裸光纤的结构示意图。

图4是本实用新型的的一字形钢片及滑轮的结构示意图。

图5是本实用新型的L形钢片及滑轮的结构示意图。

图6是本实用新型的钢板底座的结构示意图。

图7是本实用新型组成的监测系统示意图。