基于分布式傳感光纖的混凝土損傷動態(tài)診斷系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于分布式傳感光纖的混凝土損傷動態(tài)診斷系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括上固定臺和下固定臺，所述上固定臺上安裝有光纖校正實(shí)體和光纖框正臺，所述光纖校正實(shí)體上設(shè)有光纖蝶形壓制塊，所述光纖框正臺上安裝有光纖螺紋柱，上固定臺下方設(shè)有傳感測桶和去干擾桶，所述傳感測桶下方與左固纖橫梁連接，左固纖橫梁與左測桶底錐體連接，左測桶底錐體上鉸接有左端口光源護(hù)體，所述去干擾桶的下端與右固纖橫梁連接，右固纖橫梁與右測桶底錐體連接，右測桶底錐體上鉸接有右端口光源護(hù)體。本實(shí)用新型不但可以撲捉微小振動，也可以承載較大幅度的振動，大大提高了振動監(jiān)測的范圍，極好地滿足了混凝土結(jié)構(gòu)損傷動態(tài)診斷的需求。
【專利說明】
基于分布式傳感光纖的混凝土損傷動態(tài)診斷系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于分布式傳感光纖的混凝土損傷動態(tài)診斷系統(tǒng)，屬于水利工程中動態(tài)診斷與探測領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前我國已經(jīng)興建了一大批大型及特大型水利工程，如三峽工程、240m高的二灘、23Im高的烏江構(gòu)皮灘和294.5m高的小灣、278m高的溪洛渡、289m高的白鶴灘和305m高的錦屏一級等，對于水工混凝土結(jié)構(gòu)的安全而言，其直接關(guān)系到其社會經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)揮和人民的生命財產(chǎn)安全，與其它類型工程結(jié)構(gòu)相比，水工混凝土結(jié)構(gòu)的一個顯著特點(diǎn)是常常需要考慮建筑物和水體之間的相互作用，大型的水利工程很多都修建在深山峽谷處，泄洪單寬流量較大，泄洪的功率很高，會激勵建筑物的振動，通過監(jiān)測，獲取建筑物的振動并進(jìn)行分析，可識別建筑物的模態(tài)參數(shù)等反應(yīng)結(jié)構(gòu)整體和局部特性的特征參數(shù)，因此，建立大壩等水工混凝土結(jié)構(gòu)的損傷狀態(tài)的動態(tài)診斷系統(tǒng)有著十分重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。
[0003]要實(shí)現(xiàn)對混凝土結(jié)構(gòu)體的動態(tài)診斷，需要監(jiān)測系統(tǒng)具有實(shí)時在線、無損、多尺度監(jiān)測等特性，對于具有較大體積的大壩等水工混凝土結(jié)構(gòu)體而言，常規(guī)的結(jié)構(gòu)損傷動態(tài)診斷系統(tǒng)難以適用，在水工混凝土結(jié)構(gòu)體遭受地震和水流脈動等外界不利工況下大壩等水工混凝土結(jié)構(gòu)的損傷診斷將更加困難，且相關(guān)的理論研究還明顯不足，基于振動的結(jié)構(gòu)損傷診斷方法已經(jīng)在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，但在水利土木工程中的應(yīng)用仍處于模態(tài)參數(shù)的識別和損傷診斷的起步階段，急切地需要研制一種能夠高效辨識混凝土結(jié)構(gòu)損傷的動態(tài)診斷系統(tǒng)及成套技術(shù)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]實(shí)用新型目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實(shí)用新型提供一種基于分布式傳感光纖的混凝土損傷動態(tài)診斷系統(tǒng)，其不但可以撲捉微小振動，也可以承載較大幅度的振動，大大提高了振動監(jiān)測的范圍，極好地滿足了混凝土結(jié)構(gòu)損傷動態(tài)診斷的需求，對當(dāng)前水工混凝土結(jié)構(gòu)動態(tài)健康監(jiān)測探究提供了重要的支撐。
[0005]技術(shù)方案:為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的基于分布式傳感光纖的混凝土損傷動態(tài)診斷系統(tǒng)，包括上固定臺和下固定臺，所述上固定臺內(nèi)安裝有光纖校正實(shí)體和光纖框正臺，所述光纖校正實(shí)體上設(shè)有光纖蝶形壓制塊，所述光纖框正臺上安裝有光纖螺紋柱，上固定臺下方設(shè)有一對平行設(shè)置的傳感測桶和去干擾桶，所述傳感測桶下方與左固纖橫梁連接，左固纖橫梁與左測桶底錐體連接，左測桶底錐體上鉸接有左端口光源護(hù)體，所述去干擾桶的下端與右固纖橫梁連接，右固纖橫梁與右測桶底錐體連接，右測桶底錐體上鉸接有右端口光源護(hù)體，左測桶底錐體和右測桶底錐體位于下固定臺上，左通道傳感光纖依次穿過光纖蝶形壓制塊、光纖校正實(shí)體、傳感測桶、左測桶底椎體到達(dá)左端口光源護(hù)體，右通道傳感光纖依次穿過光纖框正臺、去干擾桶、右側(cè)桶底錐體到達(dá)右端口光源護(hù)體。
[0006]作為優(yōu)選，所述光纖校正實(shí)體的正下方設(shè)有環(huán)狀結(jié)構(gòu)體，環(huán)狀結(jié)構(gòu)體的兩側(cè)分別設(shè)有左彈力體和右彈力體，左彈力體和右彈力體分別與左磁鐵和右磁鐵連接，左磁鐵和右磁鐵固定在上固定臺上，左通道傳感光纖繞過環(huán)狀結(jié)構(gòu)體穿入傳感測桶。配合使用左磁鐵和右磁鐵放大該種微小振動，以更加及時地?fù)渥降礁鞣N振動信息，在發(fā)生較大的振動時，由于左通道傳感光纖處于左彈力體與右彈力體之間環(huán)形結(jié)構(gòu)體，兩側(cè)的左彈力體與右彈力體還可以起到降低較大振動的效果，其可以撲捉微小振動，也可承載較大幅度的振動。
[0007]作為優(yōu)選，所述上固定臺和下固定臺上均安裝有基板，基板上設(shè)有基板貼孔。
[0008]作為優(yōu)選，所述上固定臺的頂端設(shè)有光纖板弧蓋，在光纖板弧蓋內(nèi)設(shè)有信息采集裝置，光纖板弧蓋可以保護(hù)左通道傳感光纖和右通道傳感光纖的出口端免受外界干擾。
[0009]作為優(yōu)選，所述去干擾桶與右通道傳感光纖之間填充有密實(shí)減振結(jié)構(gòu)，可以減少右通道傳感光纖遭受的外界振動干擾。
[0010]作為優(yōu)選，所述密實(shí)減振結(jié)構(gòu)為HDPE型號的高密度聚乙烯。
[0011]在本實(shí)用新型中，突破傳統(tǒng)意義上的傳感設(shè)備，重點(diǎn)針對傳感監(jiān)測技術(shù)向著智能化、數(shù)字化、集成化和小型化的趨勢發(fā)展，融合電磁學(xué)、力學(xué)等原理，搭建左通道傳感光纖與右通道傳感光纖，其不但可以撲捉微小振動，也可以承載較大幅度的振動，大大提高了振動監(jiān)測的范圍，極好地滿足了混凝土結(jié)構(gòu)損傷動態(tài)診斷的需求，對當(dāng)前水工混凝土結(jié)構(gòu)動態(tài)健康監(jiān)測探究提供了重要的支撐。
[0012]在本實(shí)用新型中，所述的左通道傳感光纖與右通道傳感光纖相互獨(dú)立、平行、同步地布設(shè)于傳感測桶與去干擾桶內(nèi)，且左通道傳感光纖處于兩端固定、中間自由的狀態(tài)，右通道傳感光纖與去干擾桶密切契合，在外界振動荷載作用下，去干擾桶與右通道傳感光纖之間的密實(shí)減振結(jié)構(gòu)可以減少右通道傳感光纖遭受的外界振動干擾。在左固纖橫梁中是有傳感光纖通道，其直徑會稍小于左通道傳感光纖直徑，左通道傳感光纖在穿過這個通道時會被卡住。
[0013]有益效果:本實(shí)用新型的一種基于分布式傳感光纖的混凝土結(jié)構(gòu)損傷動態(tài)診斷系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)完整，可以實(shí)現(xiàn)流程化、自動化應(yīng)用，在降低監(jiān)測成本、提高監(jiān)測精度及提升工程實(shí)用化能力等方面具有較大優(yōu)勢;本實(shí)用新型的基于分布式傳感光纖的混凝土結(jié)構(gòu)損傷動態(tài)診斷系統(tǒng)的診斷方法，基于左通道傳感光纖與右通道傳感光纖中自行形成的傳感光信息，通過構(gòu)建混凝土結(jié)構(gòu)損傷動態(tài)診斷系統(tǒng)中的傳感光纖的光信息變化與混凝土結(jié)構(gòu)損傷程度的關(guān)系，及時反映混凝土結(jié)構(gòu)損傷性態(tài)，融合電磁學(xué)、力學(xué)等原理，在動態(tài)荷載情況下，左磁鐵和右磁鐵不但可以放大微小振動，兩側(cè)的左彈力體與右彈力體還可以起到降低較大振動的效果，其不但可以撲捉微小振動，也可以承載較大幅度的振動，大大提高了振動監(jiān)測的范圍，極好地滿足了實(shí)際混凝土結(jié)構(gòu)損傷動態(tài)診斷的需求，極大提升了該技術(shù)在實(shí)際工程中的應(yīng)用和推廣能力。
【附圖說明】

[0014]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖；
[0015]圖2為圖1的左視圖；
[0016]圖3為圖1中左彈力體和右彈力體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]其中:1-左通道傳感光纖;2-右通道傳感光纖;3-光纖板弧蓋;4-光纖蝶形壓制塊；5-光纖校正實(shí)體;6-上固定臺；7-左磁鐵;8-右磁鐵;9-左彈力體；10-右彈力體；11-傳感測桶；12-左固纖橫梁；13-左測桶底錐體；14-左端口光源護(hù)體；15-基板；16-光纖螺紋柱；17-光纖框正臺；18-基板貼孔;20-去干擾桶;21-右固纖橫梁;22-右測桶底錐體;23-右端口光源護(hù)體;24-下固定臺。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作更進(jìn)一步的說明。
[0019]如圖1至圖3所示，本實(shí)用新型的基于分布式傳感光纖的混凝土結(jié)構(gòu)損傷動態(tài)診斷系統(tǒng)，包括振動傳感模塊、去干擾模塊和輔助模塊，振動傳感模塊固定在上固定臺6上，振動傳感模塊中SFS50/125G型號的左通道傳感光纖I分別與光纖蝶形壓制塊4和正方形外形的光纖校正實(shí)體5相連接，光纖蝶形壓制塊4主要作用是起到平衡與固定，角度調(diào)節(jié)是其可以繞著光纖校正實(shí)體轉(zhuǎn)動，移動光纖校正實(shí)體5來實(shí)現(xiàn)光纖校正實(shí)體的移動，SFS50/125G型左通道傳感光纖I穿出正方形外形的光纖校正實(shí)體5與環(huán)狀結(jié)構(gòu)體相連，環(huán)狀結(jié)構(gòu)體分別與直徑為0.5cm的左彈力體9和直徑為0.5cm的右彈力體10相接，且左彈力體9固定于長方形外形的左磁鐵7端部，右彈力體10固定于長方形外形的右磁鐵8端部，SFS50/125G型左通道傳感光纖I通過長度為20cm、直徑為2cm的傳感測桶11與直徑為2cm的左固纖橫梁12相連，左固纖橫梁12下接截面形狀為梯形的左測桶底錐體13，后SFS50/125G型左通道傳感光纖I與內(nèi)配置有HL2000型微型鹵素光源的左端口光源護(hù)體14相接，左測桶底錐體13位于下固定臺24上。
[0020]去干擾模塊中SFS50/125G型右通道傳感光纖2通過直徑為2cm的光纖螺紋柱16和外形為正方形的光纖框正臺17與直徑為2cm、長度為20cm的去干擾桶20相接，去干擾功能主要體現(xiàn)的是該段傳感光纖兩端是固定死的，不受外界荷載影響，是與傳感測桶中的傳感光纖形成對比，具有去干擾功能，去干擾桶20的底端固定著直徑為2cm的右固纖橫梁21，右固纖橫梁21連接梯形布設(shè)的右測桶底錐體22，SFS50/125G型右通道傳感光纖2在底端處與內(nèi)配置有HL2000型微型鹵素光源的右端口光源護(hù)體23相連接，右測桶底錐體22位于下固定臺24上。
[0021]輔助模塊中長方體形式的基板15上開設(shè)有直徑為0.5cm的基板貼孔18，直徑為
0.5cm的基板貼孔18將分布式傳感光纖的混凝土結(jié)構(gòu)損傷動態(tài)診斷系統(tǒng)的上半部分固定于待測某混凝土重力壩的一個典型壩段上，長方體形式的基板15上布設(shè)有直徑為0.5cm的基板貼孔18，基板貼孔18將分布式傳感光纖的混凝土結(jié)構(gòu)損傷動態(tài)診斷系統(tǒng)的下半部分固定于待測某混凝土重力壩的一個典型壩段上。
[0022]本實(shí)用新型中，SFS50/125G型左通道傳感光纖I與SFS50/125G型右通道傳感光纖2獨(dú)立、平行、同步地布設(shè)于傳感測桶11與去干擾桶20中，左固纖橫梁12與左測桶底錐體13相互連接，保證SFS50/125G型左通道傳感光纖在傳感測桶中初始狀態(tài)下的豎直或水平狀態(tài)，光纖板弧蓋內(nèi)配置有信息采集裝置，信息采集裝置為C11708MA型的微型光信息采集器與磁卡數(shù)據(jù)采集器，通過光纖板弧蓋將左通道傳感光纖和右通道傳感光纖匯集到基板的頂端，并且光纖板弧蓋可以保護(hù)左通道傳感光纖和右通道傳感光纖的出口端免受外界干擾。
[0023]—種如上述的基于分布式傳感光纖的混凝土結(jié)構(gòu)損傷動態(tài)診斷系統(tǒng)的診斷方法，包括以下步驟:
[0024](I)構(gòu)建及配備振動傳感模塊、去干擾模塊
[0025]通過光纖蝶形壓制塊4將SFS50/125G型左通道傳感光纖I的角度調(diào)整為30°，后經(jīng)過光纖校正實(shí)體5進(jìn)行水平向的調(diào)整，后將SFS50/125G型左通道傳感光纖I繞著左彈力體與右彈力體之間的環(huán)形結(jié)構(gòu)體進(jìn)行布設(shè)，后將SFS50/125G型左通道傳感光纖I穿過傳感測桶，在直徑為2cm的左固纖橫梁處對左通道傳感光纖的尾端進(jìn)行固定，進(jìn)而將SFS50/125G型左通道傳感光纖I與內(nèi)配置有HL2000型微型鹵素光源的左端口光源護(hù)體14相連接，后備制另一根SFS50/125G型長度為50cm的右通道傳感光纖，不斷地調(diào)整光纖螺紋柱16與光纖框正臺17，使得右通道傳感光纖2能保持與左通道傳感光纖I的平行布設(shè)，后將右通道傳感光纖2依次穿過去干擾桶20、右測桶底錐體22和右端口光源護(hù)體23，在右通道傳感光纖22與去干擾桶20之間填充HDPE型號的高密度聚乙烯，導(dǎo)引右通道傳感光纖2到達(dá)右端口光源護(hù)體23處；
[0026](2)閉合各部件及檢查各線路的連通性
[0027]關(guān)閉左端口光源護(hù)體14和右端口光源護(hù)體23，閉合光纖板弧蓋3，打開左端口光源護(hù)體14和右端口光源護(hù)體23中的HL2000型微型鹵素光源，并在光纖板弧蓋處采集右通道傳感光纖2與左通道傳感光纖I的光信息，查看SFS50/125G型左通道傳感光纖I和SFS50/125G型右通道傳感光纖2的連通性，并進(jìn)行校正處理；
[0028](3)安裝混凝土結(jié)構(gòu)損傷動態(tài)診斷系統(tǒng)并進(jìn)行初始探測
[0029]確定待監(jiān)測的混凝土重力壩的典型壩段的監(jiān)測區(qū)域，然后明確上述所制作的動態(tài)診斷裝置的使用個數(shù)，在確定監(jiān)測區(qū)域之后，使用固定裝置通過基板15的基板貼孔18和15基板的基板貼孔18將混凝土結(jié)構(gòu)損傷動態(tài)診斷系統(tǒng)進(jìn)行有效地安裝，并且打開光纖板弧蓋3中的Cl 1708MA型的微型光信息采集器與磁卡數(shù)據(jù)采集器及左端口光源護(hù)體14和右端口光源護(hù)體23中的HL2000型微型鹵素光源，完成初始數(shù)值的探測；
[0030](4)構(gòu)建光功率值差值與結(jié)構(gòu)損傷指標(biāo)的關(guān)系式實(shí)現(xiàn)動態(tài)探測
[0031]待該混凝土重力壩的典型壩段的監(jiān)測區(qū)域遭受外界水荷載或地震等其他振動荷載或者損傷時，左通道傳感光纖I中的光功率數(shù)值將發(fā)生變化，進(jìn)而可以構(gòu)建左通道傳感光纖I與右通道傳感光纖2之間的光功率值差值與結(jié)構(gòu)損傷指標(biāo)的關(guān)系式，從而，繪制實(shí)時獲取的光信息數(shù)值與結(jié)構(gòu)損傷指標(biāo)數(shù)值之間的時程曲線，完成實(shí)時混凝土重力壩的典型壩段的監(jiān)測區(qū)域的結(jié)構(gòu)損傷的診斷。
[0032]以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于分布式傳感光纖的混凝土損傷動態(tài)診斷系統(tǒng)，其特征在于:包括上固定臺和下固定臺，所述上固定臺內(nèi)安裝有光纖校正實(shí)體和光纖框正臺，所述光纖校正實(shí)體上設(shè)有光纖蝶形壓制塊，所述光纖框正臺上安裝有光纖螺紋柱，上固定臺下方設(shè)有一對平行設(shè)置的傳感測桶和去干擾桶，所述傳感測桶下方與左固纖橫梁連接，左固纖橫梁與左測桶底錐體連接，左測桶底錐體上鉸接有左端口光源護(hù)體，所述去干擾桶的下端與右固纖橫梁連接，右固纖橫梁與右測桶底錐體連接，右測桶底錐體上鉸接有右端口光源護(hù)體，左測桶底錐體和右測桶底錐體位于下固定臺上，左通道傳感光纖依次穿過光纖蝶形壓制塊、光纖校正實(shí)體、傳感測桶、左測桶底椎體到達(dá)左端口光源護(hù)體，右通道傳感光纖依次穿過光纖框正臺、去干擾桶、右側(cè)桶底錐體到達(dá)右端口光源護(hù)體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分布式傳感光纖的混凝土損傷動態(tài)診斷系統(tǒng)，其特征在于:所述光纖校正實(shí)體的正下方設(shè)有環(huán)狀結(jié)構(gòu)體，環(huán)狀結(jié)構(gòu)體的兩側(cè)分別設(shè)有左彈力體和右彈力體，左彈力體和右彈力體分別與左磁鐵和右磁鐵連接，左磁鐵和右磁鐵固定在上固定臺上，左通道傳感光纖繞過環(huán)狀結(jié)構(gòu)體穿入傳感測桶。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于分布式傳感光纖的混凝土損傷動態(tài)診斷系統(tǒng)，其特征在于:所述上固定臺和下固定臺上均安裝有基板，基板上設(shè)有基板貼孔。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于分布式傳感光纖的混凝土損傷動態(tài)診斷系統(tǒng)，其特征在于:所述上固定臺的頂端設(shè)有光纖板弧蓋，在光纖板弧蓋內(nèi)設(shè)有信息采集裝置。5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的基于分布式傳感光纖的混凝土損傷動態(tài)診斷系統(tǒng)，其特征在于:所述去干擾桶與右通道傳感光纖之間填充有密實(shí)減振結(jié)構(gòu)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于分布式傳感光纖的混凝土損傷動態(tài)診斷系統(tǒng)，其特征在于:所述密實(shí)減振結(jié)構(gòu)為HDPE型號的高密度聚乙烯。
【文檔編號】G01N21/17GK205719930SQ201620408577
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年5月6日
【發(fā)明人】蘇懷智, 楊孟, 駱鴻
【申請人】河海大學(xué)