[发明专利]基于光时域反射的塑料光纤裂缝监测装置及监测方法

权利要求书

1.基于光时域反射的塑料光纤裂缝监测装置，其特征在于：所述塑料光纤裂缝监测装置包括光脉冲发射装置、光纤环形器、光开关、监测单元、光电探测器、控制单元和数据处理单元；

控制单元与光脉冲发射装置电连接，光脉冲发射装置与光纤环形器的第一端通过光纤相连，光纤环形器的第二端与光开关通过光纤相连，监测单元包括两根塑料光纤，分别为第一塑料光纤和第二塑料光纤，两根塑料光纤均与光开关相连，每根塑料光纤均呈波折线形布置在混凝土结构表面或者混凝土结构内部，两根塑料光纤存在多个交点，且多个交点位于一条直线上，且两根塑料光纤相对于所述直线互相对称，光纤环形器的第三端与光电探测器电连接，光电探测器与数据处理单元电连接，控制单元还与所述数据处理单元电连接。

2.根据权利要求1所述的基于光时域反射的塑料光纤裂缝监测装置，其特征在于：所述光脉冲发射装置包括脉冲发生器和激光二极管；

所述控制单元与脉冲发生器相连，脉冲发生器与激光二极管相连；

所述控制单元能够控制脉冲发生器发出脉冲，脉冲发生器发出的脉冲能够驱动激光二极管产生光脉冲。

3.根据权利要求1所述的基于光时域反射的塑料光纤裂缝监测装置，其特征在于：所述基于光时域反射的塑料光纤裂缝监测装置还包括放大器，放大器的输入端与所述光电探测器的输出端电连接，放大器的输出端与所述数据处理单元电连接。

4.根据权利要求1所述的基于光时域反射的塑料光纤裂缝监测装置，其特征在于：所述两根塑料光纤的夹角为30°~60°。

5.权利要求1所述的基于光时域反射的塑料光纤裂缝监测装置的监测方法，其特征在于：所述监测方法包括：

S1、所述控制单元控制所述光脉冲发射装置产生光脉冲，光脉冲通过所述光纤环形器和所述光开关进入所述监测装置的两根塑料光纤中；

S2、所述光电探测器通过所述光纤环形器分别接收两根塑料光纤中的光信号，并分别将两根塑料光纤中的光信号转换成电信号；

S3、所述数据处理单元接收所述电信号，并根据所述电信号分别得到每根塑料光纤对应的背向散射曲线；

S4、根据所述背向散射曲线得到裂缝与塑料光纤交点处的光损耗值，根据两根塑料光纤在混凝土中的布设位置，及所述背向散射曲线上的菲涅尔反射事件点得到混凝土中裂缝的开展方向；

S5、根据混凝土中裂缝的开展方向及两根塑料光纤的夹角大小，得到和裂缝相交的塑料光纤与裂缝形成的夹角关系式；

S6、所述数据处理单元内存储有塑料光纤与裂缝的夹角、光损耗值及裂缝开度这三者的关系式，将S4中得到的所述裂缝与塑料光纤交点处的光损耗值、及S5中得到的所述塑料光纤与裂缝形成的夹角关系式，带入所述塑料光纤与裂缝的夹角、光损耗值及裂缝开度这三者的关系式中，得到裂缝的开度。