[发明专利]利用至少一个光波导监测建筑或土地的区域的监测设备、系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于监测建筑或土地区域的监测设备。

这样的监测设备包括用作传感器的至少一个光波导。

本发明还涉及：

-包括这样的监测设备的监测系统，和

-相关的监测方法。

本发明的技术领域更具体地涉及监测建筑结构的变形的领域。

背景技术

在现有技术中，已知用于监测建筑或土地区域的监测设备，并且其包括：

-光绞线(optical strand)，其用作传感器，放置在待监测的区域中或区域上，存在于如文献EP 0 264 622 B1中所描述的部件中，具有光波导，该光波导被施加预应力到即使在受到极少变形时仍受到拉应力的程度。

-光源，其用于发射在光绞线中传输的光发射信号；

-光学模拟检测器，其用于检测包含从光绞线返回、对应于光发射信号的光返回信号的监测数据；和，

-处理装置，其用于从检测的监测数据计算监测区域的变形。

在文献EP 0 264 622 B1和US 5,044,205中详细描述了光绞线。所述文献事实上涉及带有光波导的部件，所述光波导用于监测部件的变形且在机械预应力下固定于部件上或部件中，该光波导在其至少部分长度范围内被牢固地约束到部件，并被施加预应力到即使当部件中发生由于压缩、收缩、或蠕变的变形时仍受到拉应力的程度。

同样从EP 0264 622 B1中，本领域技术人员了解到用于利用光绞线监测建筑结构变形的方法。光绞线连接到测量装置。在光绞线上施加的力具有以根据该力的强度变化的方式抑制通过光绞线发送的光的效果。通过检测光的衰减，可以从特性曲线中间接得到光绞线相对于其标称长度的伸长率的测量值。所述伸长率可以与监测的建筑结构的变形有关。

根据现有技术，光源、光学模拟检测器和处理装置放置在利用光导纤维与所述光绞线连接的远程站中。

这样的监测设备的一个缺点是其可能昂贵。

这样的监测设备的另一个缺点是其可能是脆性的。

本发明的一个目的是提出一种比根据现有技术的监测设备更牢固的监测设备。

本发明的另一个目的是提出一种比根据现有技术的监测设备更廉价的监测设备。

本发明的另一个目的是提出一种包括这样的监测设备的监测系统。

本发明的另一个目的是提出一种在这样的监测设备中实施的监测方法。

发明内容

上述目的中的至少一个利用用于通过检测与在光绞线中往返之后的光信号相关的监测数据来监测建筑或土地区域的监测设备实现，该监测设备包括：

-用作传感器的光绞线，其包括在其程度为即使在受到极小的变形时仍经受拉应力的机械预应力下的光波导；

-一个光源，其用于发射在所述光绞线中传输的光发射信号；

-一个光学模拟检测器，其用于检测包含从所述光绞线返回的与所述光发射信号相对应的光返回信号的强度的监测数据。

根据本发明的监测设备布置为紧凑单元，并且包括用于交替地启动和停止所述光源的发射以使得不发射持续时间和发射持续时间之间的比值大于5000的控制装置。

所述光绞线可以特别存在于具有光波导的部件中，所述光波导用于监测部件的变形，并在机械预应力下固定在部件上或部件中，该光波导在其至少部分长度范围内牢固地约束到所述部件，且被施加预应力到即使在部件中发生由于压缩、收缩或蠕动引起的变形时它们仍经受拉应力的程度。

通过检测光强度的衰减，可以得到光绞线相对于其标称长度的伸长率的测量值。所述伸长率可与建筑或土地的监测区域的变形有关。

控制装置可以布置为自动控制光源的发射或不发射。

根据本发明的监测设备用于通过检测光返回信号强度的衰减来监测建筑或土地区域的变形。

用于交替地启动和停止光源的发射的控制装置可以产生矩形信号。

根据本发明的一个构想是考虑不发射持续时间和发射持续时间之间的比值大于5000。

这样的在不发射持续时间和发射持续时间之间的比值是足够的，这仅是因为监测设备使用光绞线和强度检测来监测区域。实际上，可以立即得到光衰减，即使光源启动周期非常短也是如此。

利用本领域中常用的其它测量方法是不可能的。这样的方法例如为干涉测量法。这样的方法需要长的发射持续时间，优选连续的发射信号，这是因为这些方法需要长时间的信号处理。

这样的比值不可能用于任何其它设备和方法。对于给定的处理容量，利用光绞线和强度检测来确定监测区域的变形的持续时间远短于利用其它方法和设备的持续时间。