專利名稱：具備保護(hù)外套損傷自檢測(cè)功能的纜索及光纖檢測(cè)、定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋼纜索保護(hù)外套破壞點(diǎn)檢測(cè)、定位技術(shù)，尤其涉及一種具備保護(hù)外套損 傷自檢測(cè)功能的纜索及光纖檢測(cè)、定位方法。
背景技術(shù)：
目前纜索主要通過(guò)在鋼絲外擠塑高密度聚乙烯塑料來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼絲的保護(hù)。然而在纜索生 產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝及使用過(guò)程屮，聚乙烯塑料保護(hù)外套極有可能遭受破壞， 一旦保護(hù)外套被破 壞，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)損傷部位，進(jìn)行修復(fù)，水性物質(zhì)極易侵入纜索內(nèi)部，造成纜索內(nèi)鋼絲 的腐蝕，從而使鋼絲的局部承力特性大大降低，最終引起纜索的局部斷裂，造成惡性安全事 故的發(fā)生。
現(xiàn)有的損傷點(diǎn)檢測(cè)辦法主要分為人工檢査法與纜索機(jī)器人檢測(cè)法。人工檢査法是指在纜 索安裝之前通過(guò)人的肉眼來(lái)檢査纜索保護(hù)外套的完好情況，不僅耗時(shí)、費(fèi)力，而且基本檢測(cè) 不出損傷點(diǎn)，更為致命的是，纜索一旦安裝完畢，由于纜索懸于空中，根本無(wú)法再對(duì)纜索保 護(hù)外套進(jìn)行檢査。纜索爬行機(jī)器人檢測(cè)法指在纜索機(jī)器人后部、纜索外周最少均勻布置三個(gè) 圖像傳感器，在機(jī)器人沿纜索移動(dòng)過(guò)程中，實(shí)時(shí)拍攝纜索保護(hù)外套表面狀況，經(jīng)過(guò)后續(xù)圖像 處理，通過(guò)人工或圖像識(shí)別的方法區(qū)別損傷部位與正常部位的圖像差異實(shí)現(xiàn)對(duì)纜索表面損傷 情況的檢測(cè)。但該方法精度有限，耗時(shí)、費(fèi)力，且對(duì)小型損傷無(wú)法探測(cè)。為避免白天光線對(duì) 圖像信號(hào)的噪聲進(jìn)而影響檢測(cè)結(jié)果的問(wèn)題，通常還需在夜間進(jìn)行檢測(cè)。
綜合以上，纜索保護(hù)外套損傷檢測(cè)的現(xiàn)有技術(shù)很難真正實(shí)現(xiàn)對(duì)纜索保護(hù)外套損傷的探測(cè) 與定位，而隨著纜索在各種基礎(chǔ)設(shè)施中的大規(guī)模使用，為了避免惡性安全事故的發(fā)生，對(duì)纜 索保護(hù)外套局部損傷進(jìn)行探測(cè)與定位顯得日益重要，所以極有必要探索能對(duì)纜索保護(hù)外套損 傷狀況進(jìn)行快速分布式檢測(cè)與定位的新方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種保護(hù)外套損傷自檢測(cè)的光纖檢測(cè)、定位方法，該方法利用分布式光纖 溫度傳感技術(shù)，對(duì)鋼纜索保護(hù)外套內(nèi)的溫度進(jìn)行分布式測(cè)量，根據(jù)溫度分布的突變點(diǎn)，確定 纜索保護(hù)外套的損傷部位。
鋼纜索全長(zhǎng)敷設(shè)測(cè)溫光纖，利用拉曼或布里淵分布式溫度檢測(cè)原理對(duì)測(cè)溫光纖全長(zhǎng)進(jìn)行 溫度分布式測(cè)量，對(duì)溫度突變點(diǎn)進(jìn)行探測(cè)和定位，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)纜索保護(hù)外套損傷部位的檢測(cè)； 如果測(cè)溫光纖敷設(shè)長(zhǎng)度內(nèi)不存在溫度突變點(diǎn)，則可確定不存在纜索保護(hù)外套破壞點(diǎn)。
敷設(shè)光纖的方法包括
在鋼纜索制作中的鋼絲扭絞階段，在鋼絲外圍的凹槽鋪設(shè)測(cè)溫光纖，并利用高強(qiáng)復(fù)合帶
3與擠塑形成的纜索保護(hù)外套將測(cè)溫光纖與鋼纜索進(jìn)行包裹固定。
本發(fā)明還提出了一種具備保護(hù)外套損傷自檢測(cè)的纜索，其結(jié)構(gòu)為在鋼纜索內(nèi)的鋼絲外 圍，全長(zhǎng)預(yù)埋測(cè)溫光纖。
測(cè)溫光纖鋪設(shè)于鋼絲外圍的凹槽內(nèi)，測(cè)溫光纖和鋼絲被外圍纜索保護(hù)外套包裹。
鋼絲外圍可埋設(shè)單根，亦可沿鋼纜索橫截面圓周均勻埋設(shè)多根測(cè)溫光纖。
測(cè)溫光纖可為 一般通信用多模光纖。
本發(fā)明的有益技術(shù)效果是本發(fā)明與纜索爬行機(jī)器人檢測(cè)法對(duì)比，有以下明顯技術(shù)效果: 纜索爬行機(jī)器人檢測(cè)法是靠獲取損傷處與未損傷處的視覺(jué)圖像差異來(lái)對(duì)保護(hù)外套損傷位置進(jìn) 行探測(cè)與定位，而這種方法由于不能在線檢測(cè)，所以只能不定期的進(jìn)行，且對(duì)單根纜索的檢 測(cè)就需數(shù)個(gè)小時(shí)，為了提高精度只能在夜晚進(jìn)行，而由于局部細(xì)微損傷部位與正常部位的圖 像差異很難判別所以使該方法精度很低，無(wú)法探測(cè)局部細(xì)微損傷。相比較而言，本發(fā)明具有 如下優(yōu)點(diǎn)植入光纖的纜索本身即具備保護(hù)外套全方位檢測(cè)與定位功能，后續(xù)檢測(cè)只需將光 纖連接頭接到分布式溫度解調(diào)儀即可，所以提供了最大的便利；能夠?qū)|索保護(hù)外套全長(zhǎng)、 各面進(jìn)行無(wú)縫檢測(cè)，檢測(cè)時(shí)間短，單次檢測(cè)僅需幾秒，適宜在線檢測(cè)；由于對(duì)局部小損傷而 @，水性物質(zhì)也會(huì)侵入纜索內(nèi)部而引起溫度突變效應(yīng)，所以通過(guò)檢測(cè)溫度突變點(diǎn)來(lái)間接探測(cè) 損傷使探測(cè)精度大大提高。


圖1預(yù)埋有測(cè)溫光纖的鋼纜索結(jié)構(gòu)示意圖2圖1中截面A的結(jié)構(gòu)示意圖3存在破壞點(diǎn)時(shí)的分布式溫度測(cè)量結(jié)果示意圖中，鋼絲l，測(cè)溫光纖2，錨固區(qū)3，連接筒4，聚乙烯保護(hù)外套5，保護(hù)外套破壞點(diǎn)7， 拉曼或布里淵分布式溫度解調(diào)儀8。
具體實(shí)施例方式
鋼絲1外擠塑的高密度聚乙烯保護(hù)外套5不僅對(duì)鋼纜索進(jìn)行保護(hù)，而且會(huì)對(duì)鋼纜索外空 間溫度場(chǎng)進(jìn)行一定的隔離。 一旦聚乙烯保護(hù)外套5 (保護(hù)外套)被破壞，出現(xiàn)保護(hù)外套破壞 點(diǎn)7，保護(hù)層溫度隔離作用被破壞，水性物質(zhì)侵入纜索內(nèi)部。太陽(yáng)照射下，水性物質(zhì)揮發(fā)， 保護(hù)外套破壞點(diǎn)7處溫度將會(huì)發(fā)生明顯變化，產(chǎn)生溫度突變點(diǎn)。
為了實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼纜索全長(zhǎng)、各面的溫度測(cè)量，在纜索全長(zhǎng)埋設(shè)測(cè)溫光纖2，利用拉曼或布 里淵分布式溫度檢測(cè)原理對(duì)測(cè)溫光纖2全長(zhǎng)進(jìn)行溫度分布式測(cè)量，對(duì)溫度突變點(diǎn)進(jìn)行探測(cè)和 定位，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)保護(hù)外套破壞點(diǎn)7的檢測(cè)。如果測(cè)溫光纖2敷設(shè)長(zhǎng)度內(nèi)不存在溫度突變點(diǎn)， 則可確定纜索保護(hù)外套未損壞。
參見(jiàn)圖l、 2，在鋼纜索內(nèi)的鋼絲l外圍，全長(zhǎng)預(yù)埋測(cè)溫光纖2;其中，測(cè)溫光纖2的預(yù) 埋方法包括在鋼纜索制作中的鋼絲扭絞階段，在鋼絲1外圍的凹槽鋪設(shè)測(cè)溫光纖2，然后通過(guò)擠塑制作聚乙烯保護(hù)外套5，聚乙烯保護(hù)外套5將測(cè)溫光纖2與鋼絲1固定。測(cè)溫光纖2 既做傳感用，又做傳輸用，可采用一般通信用多模光纖。
參見(jiàn)圖3，將預(yù)埋在鋼纜索中的測(cè)溫光纖2連接端子與拉曼或布里淵分布式溫度解調(diào)儀8 相連，如果鋼纜索聚乙烯保護(hù)外套5發(fā)生損傷，拉曼或布里淵分布式溫度解調(diào)儀8將會(huì)出現(xiàn) 如圖3所示的存在溫度突變點(diǎn)的分布式溫度測(cè)量結(jié)果，通過(guò)計(jì)算溫度突變點(diǎn)的位置，可實(shí)現(xiàn) 對(duì)聚乙烯保護(hù)外套5的損傷探測(cè)與定位。
如果測(cè)溫光纖2不存在突變點(diǎn)，則可確定纜索保護(hù)外套未損壞。
鋼絲1外圍可埋設(shè)一根或多根測(cè)溫光纖2，埋設(shè)多根測(cè)溫光纖2時(shí)，需均布于纜索外ffl， 保證對(duì)聚乙烯保護(hù)外套5內(nèi)部溫度的全方位測(cè)量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)纜索保護(hù)外套的全方位探測(cè)。
權(quán)利要求
1、一種保護(hù)外套損傷自檢測(cè)的光纖檢測(cè)、定位方法，其特征在于利用分布式光纖溫度傳感技術(shù)，對(duì)鋼纜索保護(hù)外套內(nèi)的溫度進(jìn)行分布式測(cè)量，根據(jù)溫度分布的突變點(diǎn)，確定纜索保護(hù)外套的損傷部位。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的保護(hù)外套損傷自檢測(cè)的光纖檢測(cè)、定位方法，其特征在于鋼 纜索全長(zhǎng)敷設(shè)測(cè)溫光纖(2)，利用拉曼或布里淵分布式溫度檢測(cè)原理對(duì)測(cè)溫光纖(2)全長(zhǎng) 進(jìn)行溫度分布式測(cè)量，對(duì)溫度突變點(diǎn)進(jìn)行探測(cè)和定位，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)纜索保護(hù)外套損傷部位的 檢測(cè)；如果測(cè)溫光纖(2)敷設(shè)長(zhǎng)度內(nèi)不存在溫度突變點(diǎn)，則可確定不存在纜索保護(hù)外套破壞 點(diǎn)(7)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的保護(hù)外套損傷自檢測(cè)的光纖檢測(cè)、定位方法，其特征在于該 方法中敷設(shè)光纖的方法包括在鋼纜索制作中的鋼絲(1)扭絞階段，在鋼絲(1)外圍的凹槽鋪設(shè)測(cè)溫光纖(2)，并 利用高強(qiáng)復(fù)合帶與擠塑形成的纜索保護(hù)外套將測(cè)溫光纖(2)與鋼纜索進(jìn)行包裹固定。
4、 一種具備保護(hù)外套損傷自檢測(cè)的纜索，其特征在于在鋼纜索內(nèi)的鋼絲(1)外圍，全長(zhǎng)預(yù)埋測(cè)溫光纖(2)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的具備保護(hù)外套損傷自檢測(cè)的纜索，其特征在于測(cè)溫光纖(2) 鋪設(shè)于鋼絲(1)外圍的凹槽內(nèi)，測(cè)溫光纖(2)和鋼絲(1)被外圍纜索保護(hù)外套包裹。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的具備保護(hù)外套損傷自檢測(cè)的纜索，其特征在于鋼絲(1)外圍可埋設(shè)單根，亦可沿鋼纜索橫截面圓周均勻埋設(shè)多根測(cè)溫光纖(2)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的具備保護(hù)外套損傷自檢測(cè)的纜索，其特征在于測(cè)溫光纖(2) 可為一般通信用多模光纖。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種保護(hù)外套損傷自檢測(cè)的光纖檢測(cè)、定位方法，該方法利用分布式光纖溫度傳感技術(shù)，對(duì)鋼纜索保護(hù)外套內(nèi)的溫度進(jìn)行分布式測(cè)量，根據(jù)溫度分布的突變點(diǎn)，確定纜索保護(hù)外套的損傷部位；本發(fā)明還公開(kāi)了一種具備保護(hù)外套損傷自檢測(cè)的纜索，其結(jié)構(gòu)為在鋼纜索內(nèi)的鋼絲外圍，全長(zhǎng)預(yù)埋一根或多根測(cè)溫光纖。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是通過(guò)對(duì)鋼纜索保護(hù)外套的各面全長(zhǎng)溫度測(cè)量，實(shí)現(xiàn)對(duì)纜索保護(hù)外套全長(zhǎng)、各面的無(wú)縫檢測(cè)，檢測(cè)時(shí)間短，探測(cè)精度高，操作簡(jiǎn)單，從而最大限度的提高橋梁安全運(yùn)行狀況，避免惡性安全事故發(fā)生。
文檔編號(hào)G01K11/00GK101532973SQ20091010364
公開(kāi)日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2009年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月20日
發(fā)明者琳 劉, 俊 吳, 鵬 章, 陳偉民 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)