[发明专利]一种结构体多方向形变监测方法与系统

说明书

一种基于分布式光纤应力测量的结构体多方向形变监测系统，包括分布式光纤探测定位仪(1)、应力检测光缆(2)、光缆夹具(3)及牵引器(4)，分布式光纤探测定位仪连接所述的结构体上安装的应力检测光缆，对结构体多方向的形变状态进行实时监测和防护；所述的分布式光纤探测定位仪通过对探测到的应变和温度信号进行采集、换算处理后，对应力检测光缆的应变变化进行实时监测。通过牵引器(4)和光缆夹具(固定器)对应力检测光缆敷设，使得应力检测光缆在长度方向和与长度方向成90±15°的角度进行敷设，当结构体发生沿应力检测光缆敷设的路径长度方向或垂直光缆径路方向的形变时，均能引起光缆轴向的形。

技术领域

本发明涉及形变监测技术领域，特别是一种基于分布式光纤应力测量的对结构体的形变进行监控技术。

背景技术

在结构体(包括建筑、桥梁、隧道等)的形变监测方面，有多类的传感技术进行测量，包含应力片、裂缝计、光纤光栅等。同时，分布式光纤传感技术，如布里渊光时域反射计的应力传感系统，也能对结构体的形变进行监测。

布里渊光时域反射计是一种基于布里渊散射的新型分布式光纤传感技术，具有可测量多个物理参量(如温度、应变和线路损耗等)、空间分辨率高、传感距离长、测量精度高等优点，能够对沿光纤线路范围内的温度和应变变化进行远程监测。这种分布式光纤传感器在很多大型结构，如管道、近海石油平台、油井、堤坝、桥梁、隧道、电缆等的健康检测方面得到了广泛的关注。但由于仅对光缆的轴向形变敏感，对光缆的侧向形变精度不高，根据几何关系，1m光缆的侧向形变1mm引起的应变变化值仅为同样大小的轴向形变的应变变化值的2‰。

在实际应用过程中，存在大量多方向的高精度形变监测需求，因此，实现对侧向形变进行高精度的测量，对结构体的形变监测具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种基于分布式光纤应力测量的结构体多方向形变监测系统，克服光缆侧向形变难以高精度监测的难题，提供一种基于分布式光纤应力测量的形变的方法与装置。利用分布式光纤探测定位技术，实时监测敷设在结构体上的应力监测光缆的应力变化，实现对结构体的多方向形变状态进行全方位的实时监控和预警，提供结构体应力检测光缆所受应力的数据和变化曲线。

本发明的技术解决方案：一种基于分布式光纤应力测量的结构体多方向形变监测方法，对敷设在结构体上的光缆进行应力检测，通过光缆夹具(固定器)及光缆牵引将光缆安装在结构体(5)上，且为张紧(有应力)的敷设，通过牵引和光缆夹具(固定器)对光缆敷设，使得光缆在长度方向和与长度方向成一定的角度(如90±15°)进行敷设(光缆在结构体90±15°转向)，当结构体发生沿光缆径路长度方向或垂直光缆径路方向的形变时，均能引起光缆轴向的形变。

光缆在长度方向和与长度方向成90±15°角度进行连续的敷设，光纤在成角度弯曲时成U型或门型，或成一个角度。

一种基于分布式光纤应力测量的结构体多方向形变监测系统，其构成包括分布式光纤探测定位仪(1)、应力检测光缆(2)、光缆夹具(3)及牵引器(4)，如附图1所示；分布式光纤探测定位仪，连接所述的结构体上安装的应力检测光缆，对结构体多方向的形变状态进行实时监测和防护；所述的分布式光纤探测定位仪通过对探测到的信号进行采集、换算等处理后，可以对应力检测光缆的应变变化进行实时监测。通过牵引器(4)和光缆夹具(固定器)对光缆敷设，使得光缆在长度方向和与长度方向成一定的角度(如90±15°)进行敷设(光缆在结构体90±15°转向)，当结构体发生沿光缆径路长度方向或垂直光缆径路方向的形变时，均能引起光缆轴向的形变。

所述的应力检测光缆，通过光缆夹具及牵引器安装在结构体(5)上，通过牵引器(4)对光缆进行于光缆原长度方向垂直90±15°的敷设(光缆在结构体90±15°转向)，当结构体发生沿光缆径路主方向或垂直光缆径路方向的形变时，均能引起光缆轴向的形变。