[发明专利]一种用于工程结构物裂隙监测的传感光缆

说明书

本发明提供了一种用于工程结构物裂隙监测的传感光缆，主体呈扁平带状结构，内置传感单元，不含加强元件且使用非铠装外护套。传感单元处的光纤可在光缆中凹槽内自由移动，避免光纤环因铠装层、松套管等保护作用而微弯半径不变的情况。可与桥梁、隧道、房屋等建筑物、构筑物结构表面良好贴合,便于敷设，且具有抗电磁干扰、能耗低等优势，可实时有效地监测工程结构物裂化情况，为重大工程结构物裂隙监测提供低成本、高灵敏度的解决方案，从而避免安全事故的发生。

技术领域

本发明涉及工程结构技术领域，尤其涉及一种用于工程结构物裂隙监测的传感光缆。

背景技术

工程结构物是指房屋、桥梁、隧道、高铁轨道等重大土木工程建筑物、构筑物和设施。工程结构物的质量与状况直接关系到人民的生命财产安全和国家利益：房屋若服役过久，墙体显现裂隙则说明房屋构件正在发生损坏，预示着房屋有可能成为危房，危及住户生命安全；桥梁、隧道与交通运输、物流紧密相关，若此类建筑的结构和稳定性恶化，则在服役过程中发生结构体坍塌等事故的几率上升，桥隧的停用、损坏、失事都会造成难以估计的经济损失；高铁轨道板裂隙的出现易导致钢筋生锈，进而降低高铁铁轨的承载能力。虽然工程结构物的老化、裂化问题在所难免，但通过对工程结构物进行健康状况监测，可为此类建筑的合理化、科学化修缮和加固提供决策依据，从而避免安全事故的发生。而裂隙宽度作为评定工程结构物安全与健康状况的一个重要指标，针对其进行动态监测显得尤为重要。

中国专利申请号201710032034.2提出了一种包含裂缝监测的基于ZigBee的隧道自动化监测系统，该系统中传感器节点无线接入，即使用无线电信号进行数据的传输。中国专利申请号201710250262.7提出了一种使用激光测距处理单元的裂缝监测装置及方法，同样利用无线收发设备进行监测数据的传输，此外，该发明中涉及选频器、混频器等器件的使用，引入了背景噪声，系统结构相对冗余。需要指出的是，上述两种方法若在隧道这一特殊环境下使用，无线电信号会经过散射、反射、直射等过程，传输易受外界环境影响，损耗大，从说明书1000022018.12而要求接收模块具有较高的灵敏度以实现信号检测，保证后续信号解调过程能够准确无误进行，成本高。

中国专利申请号201710226744.9提出了数字光纤式墙体裂缝检测装置，利用激光器和光纤阵列对建筑物上的裂缝进行远程监测，证明了光纤传感的可行性，但光纤阵列中的每一根光纤均需单独固定以形成梅花状光纤束使用，大范围布设时施工工序繁琐。而相比之下，将单根光缆作为传感单元，不仅具有操作简单、易于维护等特点，还可实现较高灵敏度的工程结构物裂隙监测，具有实用价值。光缆，是由缆芯、加强元件、护套等，按照层绞式或骨架式等多种结构组合的线缆，内置一定数量的光纤用于信息传输，具有低损耗、抗电磁干扰等特性。目前大部分光缆呈圆柱形，缆芯由中心加强元件和松套管构成，缆芯外部包覆有铠装层，设置于松套管和外护套之间，用于容置松套管和阻水纱，同时松套管内大多填充纤膏，对光纤提供保护。光缆内置的加强元件和铠装层等设计，旨在提高光缆的机械性能，如抗弯曲性能和抗拉性能。如果将此类带有铠装层设计的光缆绕环，用于裂隙监测，绕环后的光缆固定于墙体或桥梁等裂隙的位置之上，当裂隙扩大时，光缆拉伸，光缆微弯环的半径会相对减小，但此时松套管内的光纤在光缆内填充物等的保护作用下微弯半径并不会发生明显的改变，则无法实现高灵敏度监测。

发明内容

本发明的实施例提供了一种用于工程结构物裂隙监测的传感光缆，以提供一种用于工程结构物裂隙监测的具有低成本、高灵敏度的传感光缆。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种用于工程结构物裂隙监测的传感光缆，包括：光纤(1)、基片(2)、紧套管(3)、内护套(4)和非铠装外护套(5)，将一根或多根光纤(1)容置于紧套管(3)内，套有紧套管(3)的光纤(1)每隔一定距离绕制一个光纤环(6)，将所述光纤环(6)作为传感元件，利用带有凹槽(7)的基片(2)固定所述光纤环(6)，所述内护套(4)包覆于所述光纤(1)和所述基片(2)的外部，所述非铠装外护套(5)包覆于所述内护套(4)的外部。