[發明專利]隧道拱頂分布式光纖監測裝置及其施工工藝與監測方法

有效

• 申請號: 201510833380.1
• 申請日: 2015-11-24
• 公開（公告）號: CN105259184B
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 王桂萱;夏夢穎;趙杰
• 申請（專利權）人: 大連大學
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 曲永祚;李洪福

本發明所述的隧道拱頂分布式光纖監測裝置及其施工工藝與監測方法，屬于傳感器技術領域，特別涉及到一種隧道拱頂分布式光纖監測裝置及其施工工藝與監測方法的設計。分布式光纖監測裝置包括：光纖、纖維布塊、光時域反射儀及聚酰亞胺膠帶；光纖通過聚酰亞胺膠帶粘貼于隧道拱頂；再將纖維布塊用環氧樹脂膠粘貼于已粘貼好的光纖及聚酰亞胺膠帶外部；每條光纖的一端都與光時域反射儀相連接。本發明具有結構新穎、安裝方便、造價低、全方位、無盲區、全時域監測等特點，故屬于一種集經濟性與實用性為一體的新型隧道拱頂分布式光纖監測裝置。

技術領域

本發明所述的隧道拱頂分布式光纖監測裝置及其施工工藝與監測方法，屬于傳感器技術領域，特別涉及到一種基于分布式光纖的隧道拱頂實時監測方法的設計。

背景技術

現有隧道檢測技術主要采用布里淵散射技術(BOTDR)，其監測的方法集中于結構位移、應變和沉降等方面，主要存在以下的局限性：

(1)多點式易漏檢：點式的檢測方法布點，最危險的地方可能被漏檢，存在盲區；增加監測點數，雖然提高了結果的可靠性，但工作量和設備成本大為增加，考慮經濟和效率等因素，實際工程或研究項目中難以無限布設各種檢測探頭或傳感器；

(2)工程環境依賴性大：傳統技術監測速度慢、效率低，需要專門的操作人員，而隧道工程條件常常比較復雜，傳統電類傳感器對濕度、溫度、電磁場和其他環境因素敏感。因此，十分需要對環境因素影響小、耐久性和長期穩定性好的遠程監測技術；

(3)實時、并行和自動化監測程度不高，缺少長距離技術和大面積監測方法。

針對上述現有技術中所存在的問題，研究設計一種新型的隧道拱頂分布式光纖監測裝置及其施工工藝與監測方法，從而克服現有技術中所存在的問題是十分必要的。

發明內容

鑒于上述現有技術中所存在的問題，本發明的目的是研究設計一種新型的隧道拱頂分布式光纖監測裝置。此裝置是基于光時域反射技術(OTDR)的分布式光纖傳感系統具有許多重要的優點。OTDR光時域反射儀是利用光線在光纖中傳輸時的瑞利散射和菲涅爾反射所產生的背向散射而制成的精密的光電一體化儀表，它被廣泛應用于光纜線路的維護、施工之中，可進行光纖長度、光纖的傳輸衰減、接頭衰減和故障定位等的測量。光時域反射儀測試是通過發射光 脈沖到光纖內,然后在光時域反射儀端口接收返回的信息來進行。當光脈沖在光纖內傳輸時，會由于光纖本身的性質、連接器、接合點、彎曲或其它類似的事件而產生散射、反射。其中一部分的散射和反射就會返回到光時域反射儀中。返回的有用信息由光時域反射儀的探測器來測量，它們就作為光纖內不同位置上的時間或曲線片斷。從發射信號到返回信號所用的時間，再確定光在玻璃物質中的速度，就可以計算出距離。這種監測手段可以實現沿傳感光纖分布的每一點傳感量的測量,具有廣闊的應用前景1在OTDR中,一脈沖光沿光纖傳輸,通過測量其背向瑞利散射就可以確定整個光纖上各點的損耗，傳輸距離長，抗電磁干擾。

因此發明提供了一種用于隧道拱頂二襯混凝土脫落監測的方法，其關鍵是沿隧道走向在拱頂平行粘貼分布式光纖，在車道上方的拱頂均勻分布，再將阻燃玻璃纖維布塊塊粘貼于拱頂表面光纖外側，使光纖從每塊纖維布塊中軸穿過，光纖接入OTDR解調儀，實現拱頂二襯混凝土的脫落實時監測與定位。解決現有技術混凝土脫落定位難、實時監測難、監測覆蓋面積窄的問題。

本發明的技術解決方案是這樣實現的：

本發明所述的隧道拱頂分布式光纖監測裝置，其特征在于所述的分布式光纖監測裝置包括：光纖、纖維布塊、光時域反射儀及聚酰亞胺膠帶；光纖通過聚酰亞胺膠帶粘貼于隧道拱頂；再將纖維布塊用環氧樹脂膠粘貼于已粘貼好的光纖及聚酰亞胺膠帶外部；每條光纖的一端都與光時域反射儀相連接。

本發明所述的光纖沿隧道走向平行均布于隧道拱頂。

本發明所述的光纖根據隧道截面寬度布置多根。