[发明专利]一种聚合物光纤监测道路裂缝的装置及方法

说明书

本发明公开了一种聚合物光纤监测道路裂缝的装置及方法，第一聚合物光纤呈抛物线结构，且第一聚合物光纤的两端位于超车道上，第一聚合物光纤的中部位于行车道上，第二聚合物光纤及第三聚合物光纤均呈正弦曲线结构，且第二聚合物光纤的波峰正对第三聚合物光纤的波谷，第二聚合物光纤的波谷正对第三聚合物光纤的波峰，第一聚合物光纤的端部、第二聚合物光纤的端部及第三聚合物光纤的端部均与光时域反射仪相连接，光时域反射仪与监测电脑相连接，该装置及方法能够基于聚合物光纤实现道路裂缝的监测，并且能够对各方向的裂缝进行监测。

技术领域

本发明属于道路结构病害监测技术领域，涉及一种聚合物光纤监测道路裂缝的装置及方法。

背景技术

道路在运营期间会受到各种自然灾害及车辆的磨损作用而产生病害，其中裂缝是道路病害中较为常见、影响较为严重的一种。

道路裂缝监测技术是公路运营管理与后期养护维修的关键。通过有效的监测技术，管理者能够及时地掌握道路裂缝的信息，从而评价路面结构的损伤状态和安全性能，并且做出合适的养护决策，防止路面遭受进一步破坏，提高运营管理水平。在相当长的一段时间内，路面裂缝信息的获取主要依靠人工检测。该方法耗时长、费人力、检测滞后，存在不安全，妨碍交通，结果不准确等缺点，越来越不适应现代道路发展的要求。

随着我国公路建设事业的蓬勃发展，道路裂缝信息溃泛的问题日益突出，道路裂缝监测系统亟待更新。路面检测车的出现解决了人工检测的一些弊端，实现了道路裂缝的半自动化检测。而目前大部分的路面检测车都是基于数字图像处理，该技术后期处理工作量大，检测精度低，受环境干扰大，也无法满足现阶段道路裂缝检测的要求。

光纤传感器根据纤芯原料的不同，大致为石英光纤。其中，石英光纤开发较早，研究也较成熟，目前利用FBG和向后散射的分布式光纤传感技术监测裂缝的传感器已经商品化，且精度较高，在建筑、桥梁、水坝和电站等大型结构工程中广泛应用。但是石英光纤比较纤细，光纤比较脆弱，最大的拉伸率不足1％，光纤在裂缝开裂至4mm处即发生断裂，监测范围小。光纤在粗犷的施工环境下存活率低，这些缺点导致光纤传感技术无法大规模的推广与使用，因此需要开发出一种道路裂缝监测装置，以提高光纤传感器的使用寿命，另外，需要说明的是，现有的监测装置不能对所有方向的裂纹进行检测，聚合物光纤由于其具有一定的延展性，因此需要开发出一种基于聚合物光纤的道路裂缝监测装置，将极大的提高光纤传感器的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种聚合物光纤监测道路裂缝的装置及方法，该装置及方法能够基于聚合物光纤实现道路裂缝的监测，并且能够对各方向的裂缝进行监测。

为达到上述目的，本发明所述的聚合物光纤监测道路裂缝的装置包括第一聚合物光纤传感器、第二聚合物光纤传感器、光时域反射仪及监测电脑，其中，第一聚合物光纤传感器位于基层与下面层之间，第二聚合物光纤传感器位于下面层与上面层之间，第一聚合物光纤传感器及第二聚合物光纤传感器均包括第一聚合物光纤、第二聚合物光纤及第三聚合物光纤，其中，第一聚合物光纤呈抛物线结构，且第一聚合物光纤的两端位于超车道上，第一聚合物光纤的中部位于行车道上，第二聚合物光纤及第三聚合物光纤均呈正弦曲线结构，且第二聚合物光纤的波峰正对第三聚合物光纤的波谷，第二聚合物光纤的波谷正对第三聚合物光纤的波峰，第一聚合物光纤的端部、第二聚合物光纤的端部及第三聚合物光纤的端部均与光时域反射仪相连接，光时域反射仪与监测电脑相连接。

还包括主控电脑，其中，监测电脑通过GPRS模块与主控电脑相连接。

监测电脑还连接有数据库。

第一聚合物光纤的弯曲半径为第一聚合物光纤直径的11倍；

第二聚合物光纤的弯曲半径为第二聚合物光纤直径的11倍；

第三聚合物光纤的弯曲半径为第三聚合物光纤直径的11倍。