基于布里淵分布式光纖傳感的結構縫監測裝置制造方法及圖紙

一種基于布里淵分布式光纖傳感的結構縫監測裝置，其特征是它包括鋼板底座（9）,鋼板底座（9）上安裝有一字形鋼片（5）和L形鋼片（8），一字形鋼片（5）的懸壁端和L形鋼片（8）的拐角端上均安裝有滑輪（6），拉伸檢測用光纖（1）纏繞在結構縫兩側的一字形鋼片（5）懸臂端上對應的兩個滑輪（6）上，收縮檢測用光纖（2）纏繞在結構縫兩側的L形鋼片（8）的拐角端上對應的兩個滑輪（6）上，拉伸檢測用光纖（1）和收縮檢測用光纖（2）之間連接有溫度補償檢測用光纖（3）；所述的拉伸檢測用光纖（1）和收縮檢測用光纖（2）均通過各自的連接光纖（4）與布里淵分布式光纖解調系統相連。本實用新型專利技術既可以監測結構縫的張開量，還可以監測結構縫的閉合量，同時溫度自補償，有效克服光纖簡單布設時的不足。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種工程檢測技術，尤其是一種利用光纖傳感器進行結構縫伸縮量檢測裝置，具體地說是一種基于布里淵分布式光纖傳感的結構縫監測裝置。
技術介紹
結構縫是工程結構設施在構件連接處設置的一些人工縫，如橋梁的伸縮縫、隧道管片的拼縫等。在這些結構縫處，由于溫度、構件偏移等因素，縫寬會發生變化，達到極限值時能夠導致連接件失效，甚至會造成類似橋梁的落梁等災難性事故。因此，對這些結構實施長期在線監測具有重要意義。然而，由于結構縫的數量驚人，一般很難做到每條縫布設監測傳感器，也就是說無法準確了解所有縫的信息。1989年Horiguchi等人提出首次分別提出了利用布里淵光的頻移特性作為分布式應變和溫度傳感以來，該技術受到工程研究人員的廣泛關注，其重要具有以下幾個有點1、分布式測量，理論上光纖每點的應變和溫度都可以測量，實際可每5cm采樣；2、長距離傳感，可測量的光纖長度達到50km以上；3、測試精度高，目前最高應變測試精度為2 μ ε，溫度測試精度為O. 1° C ;4、測試長期穩定，不受電磁場等環境干擾。利用布里淵分布式光纖傳感可以對大量的結構縫實施監測，但是在實際中遇到問題。光纖在自由時不能夠受壓，必須對其施加預張拉。但是過大的預張拉應變會導致光纖本身的蠕變等問題，過小的話，結構縫的閉合量較大時將無法監測。由于預張拉應力的作用導致此類裝置只能進行單向檢測，不能滿足實際工程檢測需要。
技術實現思路
本技術的目的是針對現有的布里淵頒布式光纖傳感裝置存在的只能進行單向檢測的問題，設計一種可以同時監測結構縫的張開和閉合同時可進行溫度自動補償的基于布里淵分布式光纖傳感的結構縫監測裝置。本技術的技術方案是—種基于布里淵分布式光纖傳感的結構縫監測裝置，其特征是它包括分別安裝在結構縫兩側基礎上的鋼板底座9，每側鋼板底座9上安裝有一字形鋼片5和L形鋼片8，一字形鋼片5的懸壁端和L形鋼片8的拐角端上均安裝有滑輪6，拉伸檢測用光纖I纏繞在結構縫兩側的一字形鋼片5懸臂端上對應的兩個滑輪6上，收縮檢測用光纖2纏繞在結構縫兩側的L形鋼片8的拐角端上對應的兩個滑輪6上，拉伸檢測用光纖I和收縮檢測用光纖2之間連接有溫度補償檢測用光纖3 ;所述的拉伸檢測用光纖I和收縮檢測用光纖2均通過各自的連接光纖4與布里淵分布式光纖解調系統相連。所述的拉伸檢測用光纖1、收縮檢測用光纖2和溫度補償檢測用光纖3為單模裸光纖。所述的拉伸檢測用光纖1、收縮檢測用光纖2在滑輪6上的纏繞長度至少為2倍的布里淵解調系統 的空間分解能。所述的滑輪6的表面需光滑，可以在表面涂機油，直徑不小于2cm，以減小彎折對光纖的光損；兩個滑輪的軸距應根據預估的縫寬變化大小來決定，保證光纖最大受拉應變不超過光纖斷裂應變。一字形鋼片5和L形鋼片8的厚度至少取1cm，保證足夠的剛度。所述的結構縫監測裝置可以精確監測縫的張開、閉合，并且溫度自補償。兩塊一字形鋼片5分別固定被測縫兩側，通過鋼片上的兩個滑輪纏繞、固定光纖，當縫張開時，光纖受拉。兩塊L形鋼片8分別固定被測縫兩側，鋼片的端部跨過被測縫，通過鋼片上的兩個滑輪纏繞、固定光纖，實現縫閉合時光纖受拉。本技術的有益效果1、本技術既可以監測結構縫的張開量，還可以監測結構縫的閉合量，同時溫度自補償，有效克服光纖簡單布設時的不足。2、本技術的縫寬測量高精度，完全能適應各類結構縫的測試要求。3、本技術可實現可分布式測量及超長距測量，可將本技術的裝置大量串聯使用，實現對大型基礎設施全部結構縫的在線長期監測，大大降低檢測維護成本。4、本技術能滿足國家大型基礎設施建設和運營的需求，尤其能夠解決地鐵盾構隧道、高鐵橋梁的長期監測的一些難題，具有很高的社會效益。5、本技術可通過串接組成監測系統(見圖7)，用于大型環境和場合的監測。附圖說明圖1是本技術的結構示意圖。圖2是本技術的單模裸光纖的結構示意圖。圖3是本技術的覆鎧甲的單模裸光纖的結構示意圖。圖4是本技術的的一字形鋼片及滑輪的結構示意圖。圖5是本技術的L形鋼片及滑輪的結構示意圖。圖6是本技術的鋼板底座的結構示意圖。圖7是本技術組成的監測系統示意圖。具體實施方式以下結合附圖和實施例對本技術作進一步的說明。如圖1-6所示。一種基于布里淵分布式光纖傳感的結構縫監測裝置，它包括分別安裝在結構縫兩側基礎上的鋼板底座9(應采用防腐性能好的不銹鋼材料制造，如圖6所示)，每側鋼板底座9上安裝有一字形鋼片5和L形鋼片8，如圖1，兩塊一字形鋼片5 (可采用厚度在I厘米以上的不銹鋼鋼片，如圖4)分別固定被測縫兩側，通過鋼片上的兩個滑輪纏繞、固定光纖，當縫張開時，光纖受拉。兩塊L形鋼片8 (可采用厚度在I厘米以上的不銹鋼鋼片，如圖5所示)分別固定被測縫兩側，鋼片的端部跨過被測縫，通過鋼片上的兩個滑輪纏繞、固定光纖，實現縫閉合時光纖受拉。一字形鋼片5的懸壁端和L形鋼片8的拐角端上均安裝有滑輪6，拉伸檢測用光纖I纏繞在結構縫兩側的一字形鋼片5懸臂端上對應的兩個滑輪6上，收縮檢測用光纖2纏繞在結構縫兩側的L形鋼片8的拐角端上對應的兩個滑輪6上，拉伸檢測用光纖I和收縮檢測用光纖2之間連接有溫度補償檢測用光纖3 ;所述的拉伸檢測用光纖I和收縮檢測用光纖2均通過各自的連接光纖4與布里淵分布式光纖解調系統相連。所述的拉伸檢測用光纖1、收縮檢測用光纖2和溫度補償檢測用光纖3可采用圖2所示的單模裸光纖，連接光纖4可采用圖3所示的覆鎧甲的單模裸光纖。拉伸檢測用光纖1、收縮檢測用光纖2在滑輪6上的纏繞長度至少為2倍的布里淵解調系統的空間分解能。所述的滑輪6的表面需光滑，可以在表面涂機油，直徑不小于2cm，以減小彎折對光纖的光損；兩個滑輪的軸距應根據預估的縫寬變化大小來決定，保證光纖最大受拉應變不超過光纖斷裂應變。圖7中，監測時，引線光纖4直接與布里淵分布式光纖解調系統17相連，或者系列本專利技術的裝置通過弓I線光纖4串聯一起再連接解調系統17，一般情況下，至少可串聯500個以上。本技術的使用方法如下(I)將滑輪6通過輪軸13錨固一字形不銹鋼鋼片5上(圖4)，將滑輪6通過輪軸13錨固L形不銹鋼鋼片8上(圖5)，將安裝了滑輪6的不銹鋼鋼片5和不銹鋼鋼片8通過錨孔7固定在不銹鋼鋼板底座9上(圖1)，其中鋼板底座9如圖6，而兩塊鋼板底座9再通過錨孔7分別固定在被測縫兩邊的構造物上(圖1)，要求鋼片、鋼板的厚度為Icm左右以保證一定的剛度，同時要求兩個鋼片5上的滑輪中心連線與被測縫張開/閉合方向一致，兩個鋼片8上的滑輪中心連線也是同樣要求。(2)圖1中，引線光纖4 (圖3)連接光纖1，并將光纖I粘貼在鋼片5上，圍著兩個滑輪6纏繞光纖1，達到設計要求長度(一般為布里淵分布式光纖解調系統的空間分解能的2^10倍)時再將光纖I粘貼在鋼片5上， 然后連接自由光纖3，自由光纖3再連接光纖2，將光纖2粘貼在鋼片8上，圍著兩個滑輪6纏繞光纖2至一定長度(一般為布里淵分布式光纖解調系統的空間分解能的2 10倍)時再將光纖2粘貼在鋼片8上，最后光纖2連接引線光纖4。光纖I和光纖2需要適當施加預張應變，一般控制在200με飛ΟΟμε，太大容易引起光纖的蠕變、疲勞等問題造成測試精度降低。本專利技術中的光纖1、光纖本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于布里淵分布式光纖傳感的結構縫監測裝置，其特征是它包括分別安裝在結構縫兩側基礎上的鋼板底座（9）,每側鋼板底座（9）上安裝有一字形鋼片（5）和L形鋼片（8），一字形鋼片（5）的懸壁端和L形鋼片（8）的拐角端上均安裝有滑輪（6），拉伸檢測用光纖（1）纏繞在結構縫兩側的一字形鋼片（5）懸臂端上對應的兩個滑輪（6）上，收縮檢測用光纖（2）纏繞在結構縫兩側的L形鋼片（8）的拐角端上對應的兩個滑輪（6）上，拉伸檢測用光纖（1）和收縮檢測用光纖（2）之間連接有溫度補償檢測用光纖（3）；所述的拉伸檢測用光纖（1）和收縮檢測用光纖（2）均通過各自的連接光纖（4）與布里淵分布式光纖解調系統相連。

【技術特征摘要】
1.一種基于布里淵分布式光纖傳感的結構縫監測裝置，其特征是它包括分別安裝在結構縫兩側基礎上的鋼板底座(9)，每側鋼板底座(9)上安裝有一字形鋼片(5)和L形鋼片(8)，一字形鋼片(5)的懸壁端和L形鋼片(8)的拐角端上均安裝有滑輪(6)，拉伸檢測用光纖(I)纏繞在結構縫兩側的一字形鋼片(5)懸臂端上對應的兩個滑輪(6)上，收縮檢測用光纖(2)纏繞在結構縫兩側的L形鋼片(8)的拐角端上對應的兩個滑輪(6)上，拉伸檢測用光纖(I)和收縮檢測用光纖(2)之間連接有溫度補償檢測用光纖(3);所述的拉伸檢測用光纖(I)和收縮檢...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王登位，
申請(專利權)人：江蘇中江物聯網科技有限公司，
類型：實用新型
國別省市：