[發明專利]一種用于工程結構物裂隙監測的傳感光纜

有效

• 申請號: 201810030598.7
• 申請日: 2018-01-12
• 公開（公告）號: CN107942456B
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（設計）人: 寧提綱;裴麗;劉玲;鄭晶晶
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G02B6/44
• 分類號: G02B6/44;G01B11/14
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 黃曉軍

本發明提供了一種用于工程結構物裂隙監測的傳感光纜，主體呈扁平帶狀結構，內置傳感單元，不含加強元件且使用非鎧裝外護套。傳感單元處的光纖可在光纜中凹槽內自由移動，避免光纖環因鎧裝層、松套管等保護作用而微彎半徑不變的情況。可與橋梁、隧道、房屋等建筑物、構筑物結構表面良好貼合,便于敷設，且具有抗電磁干擾、能耗低等優勢，可實時有效地監測工程結構物裂化情況，為重大工程結構物裂隙監測提供低成本、高靈敏度的解決方案，從而避免安全事故的發生。

技術領域

本發明涉及工程結構技術領域，尤其涉及一種用于工程結構物裂隙監測的傳感光纜。

背景技術

工程結構物是指房屋、橋梁、隧道、高鐵軌道等重大土木工程建筑物、構筑物和設施。工程結構物的質量與狀況直接關系到人民的生命財產安全和國家利益：房屋若服役過久，墻體顯現裂隙則說明房屋構件正在發生損壞，預示著房屋有可能成為危房，危及住戶生命安全；橋梁、隧道與交通運輸、物流緊密相關，若此類建筑的結構和穩定性惡化，則在服役過程中發生結構體坍塌等事故的幾率上升，橋隧的停用、損壞、失事都會造成難以估計的經濟損失；高鐵軌道板裂隙的出現易導致鋼筋生銹，進而降低高鐵鐵軌的承載能力。雖然工程結構物的老化、裂化問題在所難免，但通過對工程結構物進行健康狀況監測，可為此類建筑的合理化、科學化修繕和加固提供決策依據，從而避免安全事故的發生。而裂隙寬度作為評定工程結構物安全與健康狀況的一個重要指標，針對其進行動態監測顯得尤為重要。

中國專利申請號201710032034.2提出了一種包含裂縫監測的基于ZigBee的隧道自動化監測系統，該系統中傳感器節點無線接入，即使用無線電信號進行數據的傳輸。中國專利申請號201710250262.7提出了一種使用激光測距處理單元的裂縫監測裝置及方法，同樣利用無線收發設備進行監測數據的傳輸，此外，該發明中涉及選頻器、混頻器等器件的使用，引入了背景噪聲，系統結構相對冗余。需要指出的是，上述兩種方法若在隧道這一特殊環境下使用，無線電信號會經過散射、反射、直射等過程，傳輸易受外界環境影響，損耗大，從說明書1000022018.12而要求接收模塊具有較高的靈敏度以實現信號檢測，保證后續信號解調過程能夠準確無誤進行，成本高。

中國專利申請號201710226744.9提出了數字光纖式墻體裂縫檢測裝置，利用激光器和光纖陣列對建筑物上的裂縫進行遠程監測，證明了光纖傳感的可行性，但光纖陣列中的每一根光纖均需單獨固定以形成梅花狀光纖束使用，大范圍布設時施工工序繁瑣。而相比之下，將單根光纜作為傳感單元，不僅具有操作簡單、易于維護等特點，還可實現較高靈敏度的工程結構物裂隙監測，具有實用價值。光纜，是由纜芯、加強元件、護套等，按照層絞式或骨架式等多種結構組合的線纜，內置一定數量的光纖用于信息傳輸，具有低損耗、抗電磁干擾等特性。目前大部分光纜呈圓柱形，纜芯由中心加強元件和松套管構成，纜芯外部包覆有鎧裝層，設置于松套管和外護套之間，用于容置松套管和阻水紗，同時松套管內大多填充纖膏，對光纖提供保護。光纜內置的加強元件和鎧裝層等設計，旨在提高光纜的機械性能，如抗彎曲性能和抗拉性能。如果將此類帶有鎧裝層設計的光纜繞環，用于裂隙監測，繞環后的光纜固定于墻體或橋梁等裂隙的位置之上，當裂隙擴大時，光纜拉伸，光纜微彎環的半徑會相對減小，但此時松套管內的光纖在光纜內填充物等的保護作用下微彎半徑并不會發生明顯的改變，則無法實現高靈敏度監測。

發明內容

本發明的實施例提供了一種用于工程結構物裂隙監測的傳感光纜，以提供一種用于工程結構物裂隙監測的具有低成本、高靈敏度的傳感光纜。

為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案。

一種用于工程結構物裂隙監測的傳感光纜，包括：光纖(1)、基片(2)、緊套管(3)、內護套(4)和非鎧裝外護套(5)，將一根或多根光纖(1)容置于緊套管(3)內，套有緊套管(3)的光纖(1)每隔一定距離繞制一個光纖環(6)，將所述光纖環(6)作為傳感元件，利用帶有凹槽(7)的基片(2)固定所述光纖環(6)，所述內護套(4)包覆于所述光纖(1)和所述基片(2)的外部，所述非鎧裝外護套(5)包覆于所述內護套(4)的外部。