[发明专利]一种混凝土损伤检测分布式测试系统及测试方法

权利要求书

1.一种混凝土损伤检测分布式测试系统，其特征在于：包括数据采集系统、数据处理与分析系统、监测预警系统，所述数据采集系统由埋设在混凝土内部的内部监测用应变感测光缆和设置在混凝土表面的表面监测用应变感测光缆构成，其中内部监测用应变感测光缆为金属基索状应变感测光缆，表面监测用应变感测光缆为金属基带状应变感测光缆，所述内部监测用应变感测光缆、表面监测用应变感测光缆分别通过光纤解调器与数据处理与分析系统连接，数据处理与分析系统与监测预警系统连接。

2.根据权利要求1所述的一种混凝土损伤检测分布式测试系统，其特征在于：内部监测用应变感测光缆、表面监测用应变感测光缆分别配置有温度补偿光缆，其中内部监测用应变感测光缆配置的温度补偿光缆为金属无缝管铠装温度感测光缆，金属无缝管铠装温度感测光缆随内部监测用应变感测光缆埋入混凝土内部，表面监测用应变感测光缆配置的温度补偿光缆为金属基带状温度感测光缆，金属基带状温度感测光缆随表面监测用应变感测光缆设在混凝土表面，金属无缝管铠装温度感测光缆、金属基带状温度感测光缆分别通过光纤解调器与数据处理与分析系统连接。

3.根据权利要求1所述的一种混凝土损伤检测分布式测试系统，其特征在于：还包括设置在混凝土内部的规则的钢筋构件，内部监测用应变感测光缆固定在钢筋构件表面。

4.根据权利要求1所述的一种混凝土损伤检测分布式测试系统，其特征在于：内部监测用应变感测光缆在混凝土内部呈全面网格式布设形式，表面监测用应变感测光缆在混凝土表面呈直线布设形式。

5.一种基于权利要求1所述系统的混凝土损伤检测分布式测试方法，其特征在于：首先根据应变感测光缆的长度、混凝土被测物及外界条件影响范围，设定监测仪器的量程、采样频率、脉宽、频谱范围；应变感测光缆安装完成后，进行背景数据的采集，包括应变ε₀和温度值t₀，随着时间的推移，测量应变感测光缆沿线各点混凝土变形量ε_i(i＝1，2………，n)，并把后期每次监测的数据减去背景值作为某次混凝土变形值Δε＝ε_i-ε₀，由于应变感测光缆对轴向应变和温度双重敏感，在外界温度变化不超过5℃可不考虑，但是大型基础设施基本都处在与空气直接接触的环境中，一年四季的温度变化肯定会对应变的捕捉有一定影响，可根据式(1)进行应变的精准计算：

${\mathrm{\υ}}_B\left(\mathrm{\ϵ}\right)-\frac{{\mathrm{d\υ}}_B\left(T\right)}{dT}(T-T_0)={\mathrm{\υ}}_B\left(0\right)+\frac{{\mathrm{d\υ}}_B\left(\mathrm{\ϵ}\right)}{d\mathrm{\ϵ}}\mathrm{\ϵ}---\left(1\right),$

式(1)中，υ_B(ε)是应变为ε时的布里渊频率的漂移量，υ_B(0)是应变为0时的布里渊频率的漂移量，为应变比例系数，为温度影响系数，T-T₀为温度变化量，ε为光纤的应变量；

利用应变感测光缆对应变捕捉的敏感特性，当应变感测光缆与混凝土完全耦合协调变形时，其发生的应变大小即是混凝土构件的变形量，

基于布里渊频移与传感光纤应变之间的线性关系，通过监测仪器实时监测埋设在混凝土中传应变感测光缆的变形，通过式(2)计算得到传感光纤线路某受力点到仪器入射端的距离Z：

Z＝cT/2n(2)，

式(2)中：c为真空中的光速，T/2为发出脉冲光至接收光纤某受力点返回的布里渊散射光的一半时间间隔，n为光纤的折射系数；

根据上述式(1)、(2)可确定应变感测光缆沿线各点的应变化量及各点的位置，当混凝土某区域某点发生变形时，通过构件中布设的应变感测光缆，即可定位破坏位置所处范围，及时进行修复。