[发明专利]一种克服重力影响的光纤光栅伸缩缝测量方法

权利要求书

1.一种适用于垂直方向的光纤光栅测量装置，其特征在于：包括轨道、光纤光栅检测模和驱动模块，所述轨道为柔性结构，所述轨道通过粘接等方式固定在混凝土构件上，所述驱动模块能驱动测量沿轨道在垂直方向上下滑动，静止时，驱动模块能平衡光纤光栅检测模垂直方向的重力。

2.根据权利要求1所述的适用于垂直方向的光纤光栅测量装置，其特征在于：所述光纤光栅检测模包括外壳、矩形杆件、中心柱、第一光纤光栅、第二光纤光栅和复位弹簧，所述壳体内壁上设置有限位器，所述矩形杆件通过滑轮活动式安装在限位器之间，所述矩形杆件之间通过拉杆连接，所述中心柱一侧安装有与轨道匹配的滑槽，所述中心柱另一端与拉杆铰接，所述中心柱中部通过固定螺丝和弹簧活动安装在外壳上；

所述第一光纤光栅和第二光纤光栅分别与调解器连接，所述第一光纤光栅另一端与矩形杆件连接，所述第二光纤光栅中部安装在壳体内的悬臂梁上，所述外壳上还连接有驱动模块。

3.根据权利要求1所述的适用于垂直方向的光纤光栅测量装置，其特征在于：所述驱动模块为驱动卷盘，所述光纤光栅检测模块两端均上连接有牵引钢丝，所述牵引钢丝另一端均连接至驱动卷盘；

所述轨道一侧还设置有导向轮，所述牵引钢丝通过导向轮转向。

4.根据权利要求1所述的适用于垂直方向的光纤光栅测量装置，其特征在于：所述驱动模块包括驱动电机和齿条，所述齿条安装在轨道中部，所述驱动电机通过齿轮组与齿条啮合。

5.根据权利要求1所述的适用于垂直方向的光纤光栅测量装置，其特征在于：所述第一光纤光栅和第二光纤光栅均采用单模光纤ITU-T G.657，应变范围为0-1％。

6.一种克服重力影响的光纤光栅伸缩缝测量方法，其特征在于：采用权利要求1-5任一项适用于垂直方向的光纤光栅测量装置，具体步骤如下：

S1、安装调试：在指定混凝土构件上垂直安装两平行导轨，在导轨上滑动安装光纤光栅检测模块，将光纤光栅检测模块安装在驱动模块一侧，光纤光栅检测模块设置有用于应变的测量的第一光纤光栅、用于温度补偿的第二光纤光栅，调节第一光纤光栅处于紧绷的状态；

S2、数据采集：驱动模块带动光纤光栅检测模块沿导轨垂直移动，在指定位置解调器采集此处的第一光纤光栅、第二光纤光栅的中心波长移偏移量数据Δλ₁、Δλ₂；

S3、分析计算：裂缝宽度与第一光纤光栅的波长偏移量的关系如下：

λ—光纤光栅初始中心波长，

P_e—弹性光学系数，

L₁、L₂—为第一光纤光栅和第二光纤光栅的初始长度，

移动至下一位置，重复S2-S3步骤，测量计算出下一位置裂缝宽度S。

7.根据权利要求6所述的适用于垂直方向的光纤光栅伸缩缝测量方法，其特征在于：还包括有S4、智能预警：日常检测，定期通过控制中心启动混凝土构件上安装的驱动模块测量导轨指定位置的中心波长移偏移量数据，并计算裂缝宽度S，当至少有一个测试点S超过报警阈值时发出预警；

突发事件检测，当混凝土构件附近出现自然灾害或者重大事故时，启动驱动模块测量导轨指定位置的中心波长移偏移量数据，并计算裂缝宽度S，当至少有一个测试点S超过报警阈值时发出预警。

8.根据权利要求6所述的基于光纤光栅的伸缩缝自动测量方法，其特征在于：步骤S4中如果裂缝宽度S超过提醒阈值，且达到提醒阈值的测试点数量超过3个时，发出提醒通知。

9.根据权利要求6所述的基于光纤光栅的伸缩缝自动测量方法，其特征在于：步骤S4中如果测试点S超过报警阈值，且驱动模块无法带动伸缩光纤光栅模块，则判定导轨损坏且有较大裂缝出现，发出预警。