[發明專利]一種基于OTDR技術的裂縫監測傳感器及其使用方法

有效

• 申請號: 201310122222.6
• 申請日: 2013-04-09
• 公開（公告）號: CN103217109B
• 公開（公告）日: 2016-11-23
• 發明（設計）人: 崔少英;包騰飛;翟靜宇;蔣眾喜;劉月明;崔少華;李曉柱
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02;G01N21/88
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 彭英

技術領域

本發明涉及一種基于OTDR技術的裂縫監測傳感器及其使用方法，屬于光纖監測技術領域。

背景技術

光纖監測混凝土結構裂縫是通過在混凝土中埋設光纖，當混凝土開裂時，光纖受到彎折，其彎曲半徑小于宏彎曲臨界半徑之后，便會產生菲涅爾反射與瑞利散射，光時域反射儀可以監測到此時的光損耗。光纖線圈半徑即光纖的宏彎曲半徑不斷減小，且減小的數值與混凝土裂縫的開合度成一定關系。此時便可得到光損耗與混凝土結構內部、外部裂縫開度之間的關系，以此來判斷混凝土結構損傷程度。傳統的光纖傳感器有各自的局限性，有的只能應用在結構表面，有的可操作性不夠強，只能進行點式監測，有的抗干擾能力差，有的成本高、操作復雜。

發明內容

本發明針對上述問題的不足，提出一種能有效監測混凝土裂縫的產生與擴展的裂縫監測儀，此技術不僅抗干擾能力強、成本低廉、制作簡單，而且能應用于混凝土結構內部，同時可操作性強，能夠實現實時監測和分布式監測。

本發明為解決上述技術問題提出的技術方案是：一種基于OTDR技術的裂縫監測傳感器，包括保護盒、帶有兩個端頭的裸光纖線圈以及第一、第二有保護層光纖，所述裸光纖線圈設置于保護盒內，所述保護盒的底部兩端分別設置有第一、第二出線口，而在第一、第二出線口下方的保護盒底部分別設置有第一、第二光纖粘貼平臺；所述第一有保護層光纖的一端穿過保護盒內上的第一出線口與裸光纖線圈的一個端頭連接，而該第一有保護層光纖的另一端通過環氧樹脂膠粘貼在第一光纖粘貼平臺上；而第二有保護層光纖的一端穿過保護盒內上的第二出線口與裸光纖線圈的另一個端頭連接，而該第二有保護層光纖的另一端通過環氧樹脂膠粘貼在第二光纖粘貼平臺上；所述裸光纖線圈為一段裸線光纖通過纏繞打結后形成的一個光纖線圈，且該裸光纖線圈直徑在14mm-16mm之間。

進一步地：所述保護盒內壁設置有防反光層，同時所述保護盒為耐腐蝕、耐高溫的金屬材料制成的金屬保護盒。

優選的：所述裸光纖線圈直徑為15mm。

一種基于上述所述的基于OTDR技術的裂縫監測傳感器的使用方法，包括以下步驟：a.將混凝土澆筑到要監測的高度時，整平混凝土表面，將監測儀器的外部光纖或者皮纜繃緊平鋪于混凝土表面，再將所述傳感器平放在混凝土表面，然后將外部光纖或者皮纜分別與所述傳感器上的第一、第二有保護層光纖的端頭熔接；b.在外部光纖或者皮纜上面繼續鋪設混凝土使得外部光纖或者皮纜固定不動，等到混凝土凝固后，用環氧樹脂解膠劑將第一、第二光纖粘貼平臺上的環氧樹脂膠去除，然后繼續澆筑混凝土。

進一步地：在所述a步驟中，所述外部光纖或者皮纜分別于所述傳感器上的第一、第二有保護層光纖的端頭熔接后，在熔接部位采用熱縮管進行保護，熱縮管外面在套有不銹鋼鋼管。

本發明的基于OTDR技術的裂縫監測傳感器及其使用方法，相比現有技術，具有以下有益效果：1.由于使用光纖作為主體，因此其不僅結構簡單、成本低廉，而且不受電磁干擾、溫度對其影響小，因而抗干擾能力強、靈敏度高，同時其壽命長、復用性好、安裝方便、制造工藝簡單。2.?由于使用時只需先將傳感器外部光纖與第一、第二有保護層光纖通過端頭熔接，再用解膠劑解除環氧樹脂膠的粘連作用，然后繼續澆筑混凝土，因而其使用簡單方便、可操作性強，同時由于設置有保護盒，因而本身安全度高，不易被損壞，可適用于各種混凝土結構的裂縫監測。3.由于采用裸光纖線圈作為主體，因此光時域反射儀通過該裸光纖線圈可以不斷的對混凝土進行監測，實現混凝土結構裂縫的動態監測（實時監測），同時由于本發明結構簡單，可操作性強，因此可以進行多點布置，從而實現混凝土內部結構的分布式監測，這對于大體積混凝土的裂縫監測具有突破性的意義。

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附圖說明：

圖1為本發明基于OTDR技術的裂縫監測傳感器的結構示意圖；

圖2為本發明基于OTDR技術的裂縫監測傳感器的平面示意圖；

圖3為裸光纖線圈（2）的形成機理示意圖

圖中：?1—保護盒，2—裸光纖線圈，31—第一有保護層光纖，32—第二有保護層光纖，41—第一粘膠部位，42—第二粘膠部位，5—光纖接頭??61—第一出線口，62—第二出線口，71—第一光纖粘貼平臺，72—第二光纖粘貼平臺。

具體實施方式:

附圖非限制性地公開了本發明一個優選實施例的結構示意圖，以下將結合附圖詳細地說明本發明的技術方案。

實施例