[发明专利]一种基于低相干干涉技术的高精度隧道裂缝监测系统及方法

权利要求书

1.一种基于低相干干涉技术的高精度隧道裂缝监测系统的监测方法，其中所述监测系统包括：宽带光源、第一光纤光缆、第二光纤光缆、第三光纤光缆、第一耦合器、第二耦合器、V型布置在隧道内壁上的LCI光纤传感器、光学移动扫描平台、末端切平的光纤、信号采集和处理系统，其中LCI光纤传感器的信号臂经第一光纤光缆与宽带光源连接，LCI光纤传感器的参考臂经第三光纤光缆与信号采集和处理系统连接，LCI光纤传感器的信号臂上设置有第一耦合器，LCI光纤传感器的参考臂上设置有第二耦合器，第一耦合器与第二耦合器之间经第二光纤光缆连接，第二耦合器与末端切平的光纤连接，且LCI光纤传感器的参考臂与光学移动扫描平台上的反光镜相配合；

宽带光源发出的光沿着第一光纤光缆经过第一耦合器后到达LCI光纤传感器，光入射到LCI光纤传感器后反射，经过第一耦合器后到达第二耦合器，然后分成两路，这两路光分别被末端切平的光纤以及光学移动平台上的反光镜反射，两路反射回的光在第二耦合器汇合并发生干涉，产生的低相干干涉信号由信号采集和处理系统接收；

其特征在于，所述监测方法包括：

步骤1：确定定位点的位置：垂直于隧道管片交界处且距离为固定值，且都处于隧道管片交界处的同一侧，而且所有的定位点全都位于同一水平面上；

步骤2：按照最短距离原则连接相近的两个定位点，形成“V”字形线路，线路中间布置若干个固定点，同时对每相邻两点固定的LCI光纤传感器施加微小拉力，并使线路紧贴隧道管片，按照上述过程对待测区域依次循环布置；

步骤3：将LCI光纤传感器连入该系统中；

步骤4：对低相干干涉光纤传感器进行信号测量，对不同位置的LCI光纤传感器进行扫描，等待此时干涉信号光谱以及光程差解调结果趋于稳定，记录光程差结果；

步骤5：利用所得到的光程差结果计算光纤传感器因隧道裂缝产生的应变变化量以及计算隧道裂缝变化值。

2.根据权利要求1所述的基于低相干干涉技术的高精度隧道裂缝监测系统的监测方法，其中，所述V型布置在隧道内壁上的LCI光纤传感器与水平方向夹角呈一固定夹角，并沿着隧道监测方向循环前进。

3.根据权利要求1或2所述的基于低相干干涉技术的高精度隧道裂缝监测系统的监测方法，其中，所述V型布置在隧道内壁上的LCI光纤传感器固定于隧道内壁上，且被固定点分为若干段，相邻两固定点间距小于等于300mm，同时相邻两点固定的LCI光纤传感器受拉。

4.根据权利要求3所述的基于低相干干涉技术的高精度隧道裂缝监测系统的监测方法，其中，位置处于最底端的固定点被定义为定位点，定位点与隧道管片交界处垂直距离为一固定值，且都处于隧道管片交界处的同一侧。

5.根据权利要求1所述的基于低相干干涉技术的高精度隧道裂缝监测系统的监测方法，其中，LCI光纤传感器的信号臂采用铠装光纤光缆，由内部的裸光纤及外层包裹的PVC紧包层组成。

6.根据权利要求5所述的基于低相干干涉技术的高精度隧道裂缝监测系统的监测方法，其中，所述信号臂包括光纤光缆、LCI光纤传感器两个部分，通过LCI光纤传感器的长度的变化，导致两端反射率不同，LCI光纤传感器的拉压变形通过信号臂内部光程变化来反映出隧道裂缝变化。