[发明专利]监测水工程安全性态的分布式传感光纤声发射装置及方法

权利要求书

1.一种监测水工程安全性态的分布式传感光纤声发射装置，其特征在于：包括载纤布设模块和光纤声发射模块，所述载纤布设模块包括内支撑体、网孔模块和载纤模块，所述内支撑体、网孔模块和载纤模块组成圆柱状形状，所述内支撑体的截面为四边内凹的四角内凹形，内支撑体四个面为凹面，在内支撑体的四个凹面中均设有若干个网孔的网孔模块，相邻两个网孔模块之间设有载纤模块，载纤模块内包含传感光纤；

所述光纤声发射模块包括驱动电源、锁模激光器、飞秒激光光学频率梳、脉冲调制器、波分复用器、光路耦合器、放大器、接收器、探测器、控制器、混凝土结构体安全性态评价系统、声发射信号、瑞利光接收器、布里渊光接收器、光分器，所述驱动电源的输出端与锁模激光器的输入端连接，驱动电源的输入端与控制器的输出端连接，所述锁模激光器的依次与飞秒激光光学频率梳、脉冲调制器和波分复用器连接，波分复用器的输出端分别与光分器的输入端和光路耦合器的输入端相连接，光分器的输出端分别与瑞利光接收器的输入端和布里渊光接收器的输入端连接，瑞利光接收器的输出端和布里渊光接收器的输出端与控制器的输入端连接，光路耦合器的输出端与放大器的输入端和接收器的输入端连接，接收器的输出端与探测器的输入端相连接，探测器的输出端与控制器的输入端相连接，放大器的输出端与载纤布设模块中的传感光纤相连接，控制器输出端与混凝土结构体安全性态评价系统相连接。

2.根据权利要求1所述的监测水工程安全性态的分布式传感光纤声发射装置，其特征在于：所述网孔模块包含载体，载体上设有沿传感光纤轴线的网孔，每一个载体上设有三角共腔网孔、圆共腔网孔、四边共腔网孔、五角共腔网孔中的一种，每个载体上的网孔形状均不同，三角共腔网孔、圆共腔网孔、四边共腔网孔和五角共腔网孔按照逆时针顺序设置。

3.根据权利要求2所述的监测水工程安全性态的分布式传感光纤声发射装置，其特征在于：所述载纤模块包含阻隔块、封闭塞、双光纤通道和半圆承纤台，所述半圆承纤台与载体连接，半圆承纤台内设有双光纤通道，双光纤通道内设有两条传感光纤，在半圆承纤台顶部的两边分别铰接有封闭塞，两个封闭塞通过阻隔块锁紧。

4.根据权利要求3所述的监测水工程安全性态的分布式传感光纤声发射装置，其特征在于：所述半圆承纤台内设有分隔两条传感光纤的隔纤壁。

5.根据权利要求4所述的监测水工程安全性态的分布式传感光纤声发射装置，其特征在于：所述隔纤壁为真空绝热板。

6.根据权利要求5所述的监测水工程安全性态的分布式传感光纤声发射装置，其特征在于：还包含转连模块，所述转连模块包含第一底座和第二底座，第一底座通过第一套环与折轴外延柱连接，第二底座通过第二套环与折轴外延柱连接，第一套环和第二套环上均设有锁紧装置，第一底座的上端布设有第一载纤弯孔，第二底座的上端布设有第二载纤弯孔，折轴外延柱设有内通孔，在内通孔内设有弯转折轴，弯转折轴的上端面设有固定栓塞。

7.一种如权利要求6所述的监测水工程安全性态的分布式传感光纤声发射装置的运行方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，搭建光纤声发射模块、转连模块和载纤布设模块中各部件所构成的监测水工程安全性态的分布式传感光纤声发射装置，卸掉阻隔块，绕着弯转折轴转动两侧的封闭塞，将八根传感光纤按照两个一组的形式布设到四个双光纤通道中，绕着弯转折轴将两侧的封闭塞关闭，按压封闭塞对接处，将阻隔块穿过隔纤壁的上端，将两侧的封闭塞闭合处进行固定；

第二步，在载纤布设模块可能出现弯曲位置处，将由网孔模块和载纤模块构建的组件放置到第一载纤弯孔和第二载纤弯孔处，按照工程的需要转动弯转折轴，进而带动第一底座和第二底座的旋转，从而使得第一载纤弯孔和第二载纤弯孔之间形成一定的夹角，后将固定栓塞套入弯转折轴中，并将弯转折轴固定，进而固定第一载纤弯孔和第二载纤弯孔之间的角度；

第三步，将光纤声发射模块中的各个部件打开，通过控制控制器启动驱动电源，从而激励锁模激光器产生飞秒激光光学频率梳，通过脉冲调制器、波分复用器、光分器进实现对飞秒激光光学频率梳的调制；

第四步，当待测结构体某处出现损伤时，会产生声发射信号，通过五角共腔网孔、三角共腔网孔、圆共腔网孔和四边共腔网孔进行传播的声发射信号会按照不同的时间与频率传导到载纤布设模块的传感光纤中，传感光纤中的瑞利散射光信息和布里渊散射光信息会产生影响，通过瑞利光接收器、布里渊光接收器可对变化的瑞利散射光信息和布里渊散射光信息的飞秒激光光学频率梳进行接收与探测，后通过控制器汇集到混凝土结构体安全性态评价系统中进行分析与研究，对结构体损伤的位置、程度信息进行评估与分析。