[發明專利]一種用于鋼筋腐蝕監測的鐵鍍膜單模-多模-單模光纖傳感器

在審

• 申請號: 201911256680.2
• 申請日: 2019-12-10
• 公開（公告）號: CN110823111A
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 唐福建;李桐;李宏男;李鋼
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01B11/06
• 分類號: G01B11/06;G01N17/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

本發明提供了一種用于鋼筋腐蝕監測的鐵鍍膜單模?多模?單模光纖傳感器，屬于結構健康監測技術領域。鐵鍍膜單模?多模?單模光纖傳感器包括輸入單模光纖、輸出單模光纖：纖芯、包層、涂覆層；無纖芯多模光纖：實心包層、鐵薄膜。該裝置基于無纖芯多模光纖對外界環境折射率的高度敏感性和具有與碳鋼主要成分相似的鐵薄膜，實現對混凝土結構鋼筋腐蝕狀況的無損、在線實時、定量監測，較為準確地判定混凝土結構耐久性能，從而保障重大重要結構物的安全。本發明結構簡單、設計合理、適用性強，靈敏度高，可靠性強，具有廣闊的應用前景和推廣市場。

技術領域

本發明涉及一種用于鋼筋腐蝕監測的鐵鍍膜單模-多模-單模光纖傳感器，尤其是用于混凝土結構鋼筋腐蝕監測的鐵鍍膜單模-多模-單模光纖傳感器，屬于結構健康監測技術領域。

背景技術

混凝土結構因其充分發揮了鋼筋高抗拉和混凝土高抗壓兩種力學性能而在土木工程建設中得到廣泛應用，是當今世界應用最多的土木工程材料。混凝土結構耐久性對國民經濟等方面有著重大影響，而鋼筋腐蝕是混凝土結構耐久性失效的重要因素之一。因此，必須對結構的鋼筋腐蝕狀況進行有效地監測，實時掌握結構實際損傷程度，為結構耐久性評定、剩余壽命預測以及加固維修提供重要依據。

目前，鋼筋腐蝕監測的方法大致可以分為電化學方法和非電化學方法兩類。其中，電化學方法包括半電池電位法、線性極化法、交流阻抗法、電化學噪聲法等，非電化學方法包括表觀檢查法、失重法、超聲波法、渦流法、聲發射法等。然而，上述監測方法或多或少存在一些問題，如操作不便、監測過程復雜、監測執行時間較長、監測準確度低等。

近年來，由于光纖小巧輕便、抗電磁干擾、可以進行網絡化等優點，一些基于光纖傳感技術的傳感器也應用于鋼筋的腐蝕監測領域。與普通光纖傳感技術相比，單模-多模-單模光纖傳感器對外界環境折射率具有高度敏感性，更好地適用于混凝土內部鋼筋銹蝕監測，且更易于制作。

因此，針對鋼筋腐蝕狀況的監測，基于無纖芯多模光纖對外界環境折射率的高度敏感性，提供一種抗干擾、對鋼筋銹蝕狀態高度靈敏、準確可靠的單模-多模-單模光纖傳感器是十分有必要的，從而為混凝土結構的耐久性評定提供重要依據。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是提供一種用于鋼筋腐蝕監測的鐵鍍膜單模-多模-單模光纖傳感器，其目的是實現對混凝土結構鋼筋腐蝕狀況的無損、在線實時、定量監測，準確地判定混凝土結構耐久性能，從而保障重大重要工程結構的安全。

本發明的技術方案：

一種用于鋼筋腐蝕監測的鐵鍍膜單模-多模-單模光纖傳感器，包括輸入單模光纖1、無纖芯多模光纖2、輸出單模光纖3、涂覆層4、包層5、纖芯6、實心包層7和鐵薄膜8；

所述的涂覆層4、包層5、纖芯6、實心包層7和鐵薄膜8均為圓柱狀介質；

所述的無纖芯多模光纖2連接在輸入單模光纖1和輸出單模光纖3之間；

所述的輸入單模光纖1與輸出單模光纖3使用同一種單模光纖，纖芯6的外側為包層5，包層5的外側為涂覆層4；

所述的無纖芯多模光纖2的實心包層7外側為鐵薄膜8；

所述的無纖芯多模光纖2的長度根據傳感器靈敏度和使用壽命進行調整；

所述的無纖芯多模光纖2具有階躍折射率；

所述的鐵薄膜8的厚度根據傳感器靈敏度和使用壽命進行調整；

所述的鐵薄膜8覆蓋無纖芯多模光纖2的長度；

本發明工作原理：