[發明專利]一種地鐵埋地金屬管道腐蝕光纖監測裝置及方法

在審

• 申請號: 202110243852.3
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN113030242A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 許少毅;王禹橋;楊雪鋒;李清偉;李允彩;徐引
• 申請（專利權）人: 徐州中礦傳動軌道科技有限公司
• 主分類號: G01N27/83
• 分類號: G01N27/83
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 羅運紅

1.一種地鐵埋地金屬管道腐蝕光纖監測裝置，其特征在于，該裝置包括由激勵單元(1)、支撐單元(2)、傳感單元(3)、預緊單元(4)、和控制單元(5)；

所述支撐單元(2)包括支撐扣件(21)和導磁體插槽(22)，支撐扣件(21)為兩個對稱的第一半圓弧型鋼結構(211)和第二半圓弧型鋼結構(212)，所述第一半圓弧型鋼結構(211)和第二半圓弧型鋼結構(212)兩端分別通過第一螺栓(213)和第二螺栓(214)連接而成鋼環，兩個導磁體插槽(22)對稱設置在半圓弧型鋼結構(211)和(212)的外側；

所述預緊單元(4)包括殼體(41)、內滑槽(42)、滑塊(43)、彈簧(44)、和預緊螺栓(45)，其中，所述殼體(41)焊接在支撐扣件(21)外側，并且內部設有內滑槽(42)；所述滑塊(43)與內滑槽(42)配合，所述滑塊(43)上端設有內螺紋，彈簧(44)一側與內螺紋配合連接，所述預緊螺栓(45)通過螺紋孔安裝在殼體(41)底部；

所述傳感單元(3)由永磁體(31)、磁致伸縮復合材料(32)、導磁體(33)和光纖光柵(34)構成，其中，永磁體(31)的數量為2個，分別為第一永磁體(311)和第二永磁體(312)，為磁致伸縮復合材料(32)提供恒定偏置磁場；導磁體(33)包括對稱的第一3/8圓弧型鋼結構(331)和第二3/8圓弧型鋼結構(332)；所述第一3/8圓弧型鋼結構(331)和第二3/8圓弧型鋼結構(332)分別穿過兩個導磁體插槽(22)；第一永磁體(311)和第二永磁體(312)分別與第一3/8圓弧型鋼結構(331)和第二3/8圓弧型鋼結構(332)的一端連接；磁致伸縮復合材料(32)的兩端分別與第一3/8圓弧型鋼結構(321)和第二3/8圓弧型鋼結構(322)的另一端連接；光纖光柵(34)的一端埋設在磁致伸縮復合材料(32)內部，另一端連接控制單元(5)；

所述第一永磁體(311)通過彈簧(44)連接一個預緊單元(4)，所述第二永磁體(312)通過彈簧(44)連接另一個預緊單元(4)；

所述激勵單元(1)與金屬管道(6)的一端連接，激勵單元(1)沿金屬管道(6)的一端向另一端輸出激勵電流；所述支撐單元(2)通過所述鋼環固定在金屬管道(6)上，并且等間距布設；

通過旋轉預緊螺栓(45)推動滑塊(43)沿內滑槽(42)壓縮彈簧(44)產生預緊力使得第一永磁體(311)、第二永磁體(312)分別于與其連接的預緊單元(4)的彈簧(44)壓緊；該預緊力依次通過與彈簧(44)連接的永磁體(31)、與永磁體(31)連接的導磁體(33)作用到與導磁體(33)連接的磁致伸縮復合材料(32)，提高磁致伸縮復合材料(32)的測量靈敏度；控制單元(5)接收傳感單元(3)返回信號并進行計算、存儲及報警。

2.根據所述一種地鐵埋地金屬管道腐蝕光纖監測裝置實現的一種地鐵埋地金屬管道腐蝕光纖監測方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

S₁：激勵單元(1)沿金屬管道(6)的一端向另一端輸出激勵電流，激勵電流沿著金屬管道(6)形成環形磁場；

S₂：傳感單元(3)的導磁體(33)將其布設位置的金屬管道磁場匯聚后傳遞給磁致伸縮復合材料(32)，磁致伸縮復合材料(32)在磁場的作用下產生應變，磁致伸縮復合材料(32)產生的應變導致埋設其內部的光纖光柵(34)的中心波長發生成比例變化，控制單元(5)根據光纖光柵(34)返回的信號特征換算出該處金屬管道(6)的激勵電流；

S₃：控制單元(5)按順序存儲不同位置傳感單元(3)的監測結果，當相鄰兩個傳感單元(3)的監測結果差值不大于10mA，則控制單元(5)判定這兩個傳感單元(3)之間的金屬管道沒有腐蝕；當相鄰兩個傳感單元(3)的監測結果差值大于10mA，則控制單元(5)判定這兩個傳感單元(3)之間的金屬管道發生腐蝕，并進行報警。