[發明專利]一種基于長周期光纖光柵套筒結構的鋼筋長期腐蝕監測傳感器

在審

• 申請號: 201911314245.0
• 申請日: 2019-12-19
• 公開（公告）號: CN110823113A
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 唐福建;周國帥;趙麗芝;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

本發明提供了一種基于長周期光纖光柵套筒結構的鋼筋長期腐蝕監測傳感器，屬于結構健康監測技術領域。所述的基于長周期光纖光柵套筒結構的鋼筋長期腐蝕監測傳感器包括長周期光纖光柵、鋼袖管、環氧樹脂和保護軟管。該裝置基于長周期光纖光柵對外界環境折射率的高度敏感性和具有與鋼筋成分相同的鋼袖管，通過套筒結構里多個不同徑向長度鋼袖管所包裹的長周期光纖光柵的諧振波長λ₀的先后變化監測，實現被測鋼筋腐蝕厚度隨時間變化的無損、長期、定量監測，從而對鋼筋腐蝕狀態進行早期預警，保障重大工程結構的安全。本發明結構簡單、容易制作，監測過程不需要復雜的測試設備，適用性強。

技術領域

本發明涉及一種用于混凝土結構的基于長周期光纖光柵套筒結構的鋼筋長期腐蝕監測傳感器，屬于結構健康監測技術領域，特別是一種基于長周期光纖光柵套筒結構的鋼筋長期腐蝕監測傳感器。

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結構形式。然而，混凝土結構中的鋼筋腐蝕已成為威脅全世界混凝土結構耐久性的最主要災害。國內、外大量事實表明，混凝土結構因鋼筋腐蝕破壞而不得不停止使用、大修或拆除重建，甚至導致結構突然垮塌的災難性事故，不僅引起巨大的經濟損失，更造成資源能源的大量浪費與建筑垃圾的大量排放。因此，必須對結構的鋼筋腐蝕狀況進行有效地監測，實時掌握腐蝕速度及其變化規律，為結構耐久性評定、剩余壽命預測以及加固維修提供重要保障。

傳統的混凝土結構鋼筋腐蝕監測的方法包括半電池電位法、線性極化法、電化學噪聲法、表觀檢查法、失重法、超聲波法、聲發射法等。然而，這些傳統方法普遍存在著難以接觸被測鋼筋，監測對整體結構具有破壞性，以及無法長期實時監測等諸多缺點。目前在工程中采用的主要是電化學腐蝕監測方法，但電化學監測易受環境中的濕度、溫度和外在電場等干擾。

光纖傳感器由于具有體積小、重量輕、柔軟、靈敏度高、抗電磁干擾等優點，在結構健康監測中受到了高度重視。與普通光纖傳感技術相比，長周期光纖光柵具有波長調制、對外界環境折射率具有高度敏感性等特點，更好地適用于混凝土結構內部鋼筋腐蝕監測。

因此，針對混凝土結構鋼筋腐蝕狀況的監測，提供一種高度靈敏、準確可靠的長周期光纖光柵傳感器是十分有必要的，從而為混凝土結構的腐蝕損傷預警提供重要保障。

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基于長周期光纖光柵套筒結構的鋼筋長期腐蝕監測傳感器，其目的是實現對混凝土結構鋼筋腐蝕狀況的長期、無損、定量監測，從而對結構的腐蝕損傷進行早期預警，保障工程結構的安全。

本發明的技術方案：

一種基于長周期光纖光柵套筒結構的鋼筋長期腐蝕監測傳感器，包括長周期光纖光柵1、鋼袖管2、環氧樹脂3和保護軟管4；

所述的多個鋼袖管2遵循“大環套小環”的原則嵌套在一起，組成套筒結構；

所述的多個長周期光纖光柵1分別插入在相鄰鋼袖管2之間，有一個長周期光纖光柵1直接插入在最內側鋼袖管2內，上述鋼袖管2的兩端開口處由環氧樹脂3完全密封固定；

所述的所有長周期光纖光柵1未插入鋼袖管2的剩余部分被保護軟管4嵌套保護；

所述的套筒結構兩端與保護軟管4由環氧樹脂3粘結固定在一起。

所述的鋼袖管2由常用鋼筋制作而成，均為圓環體結構，壁厚相同，徑向長度不同，軸向長度相同；

所述的鋼袖管2的數量可根據待測鋼筋直徑進行調整；

所述的鋼袖管2的壁厚可根據傳感器靈敏性進行調整；

所述的長周期光纖光柵1的光柵長度略微小于上述鋼袖管2的軸向長度。

本發明工作原理：