[发明专利]一种基于OFDR+EMI的连续配筋混凝土路面裂缝监测系统与方法

权利要求书

1.一种基于OFDR+EMI的连续配筋混凝土路面裂缝监测系统，其特征在于，包括：OFDR分布式光纤传感监测装置和机电阻抗监测装置；

其中，OFDR分布式光纤监测装置包括光源发生模块、OFDR分布式光纤传感模块、数据采集模块、无线传输模块与第一计算机；

机电阻抗监测装置包括压电陶瓷（PZT）传感器、阻抗分析仪和第二计算机；

OFDR分布式光纤传感模块的分布式光纤间隔设置于连续配筋混凝土路面的部分连续钢筋中，通过光源发生模块产生的光源以预设方式射入分布式光纤中，通过数据采集模块采集分布式光纤中应变信号，通过无线传输模块传输至第一计算机，监测应变信号幅度变化，以定位裂缝开裂位置；

同时，压电陶瓷传感器间隔设置于连续配筋混凝土路面的部分连续钢筋处，通过阻抗分析仪接收压电陶瓷传感器感应产生的导纳信号，传输至第二计算机，监测导纳信号的变化情况，以确定裂缝开裂宽度；

结合对裂缝开裂位置和开裂宽度的监测，实现对部分连续配筋混凝土路面的实时裂缝监测。

2.根据权利要求1所述的基于OFDR+EMI的连续配筋混凝土路面裂缝监测系统，其特征在于，所述OFDR分布式光纤从内到外依次包括：光纤纤芯、涂覆层、包覆层、柔性护套和刚性护套。

3.根据权利要求1所述的基于OFDR+EMI的连续配筋混凝土路面裂缝监测系统，其特征在于，所述压电陶瓷传感器包括压电陶瓷元件、粘结在压电陶瓷元件的导电片、包裹在压电陶瓷元件外部的防水层与封装层。

4.根据权利要求1所述的基于OFDR+EMI的连续配筋混凝土路面裂缝监测系统，其特征在于，所述第一计算机和第二计算机为执行不同计算指令的同一台计算机；所述OFDR分布式光纤传感模块和压电陶瓷传感器均设置多组。

5.根据权利要求1所述的基于OFDR+EMI的连续配筋混凝土路面裂缝监测系统，其特征在于，裂缝宽度通过式（1）来确定：

（1）

式中：代表第个传感器的裂缝产生后电阻抗值和产生前电阻抗值；K为常数系数，与压电陶瓷传感器参数有关；h为厚度；C为弹性刚度。

6.一种基于OFDR+EMI的连续配筋混凝土路面裂缝监测方法，使用如权利要求1-5任一所述的基于OFDR+EMI的连续配筋混凝土路面裂缝监测系统进行监测，其特征在于，包括：

安装系统完成后，测量压电陶瓷传感器的导纳值；

待路面出现裂缝后，通过OFDR分布式光纤进行精准定位，找寻对应位置的压电陶瓷传感器的信号幅值变化，计算出裂缝产生前后的电阻抗值；

基于裂缝出现前后的电阻抗值，计算路面裂缝宽度大小，以反映路面损伤情况。