[發(fā)明專利]分布式光纖-保護(hù)層-粘貼層-基體應(yīng)變傳遞的計(jì)算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110282159.7
• 申請日: 2021-03-16
• 公開（公告）號: CN112923864B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉洋;徐乾恩;李虎;門燕青;黃永亮
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué);濟(jì)南軌道交通集團(tuán)有限公司
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16;G01D5/353
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

分布式光纖?保護(hù)層?粘貼層?基體應(yīng)變傳遞的計(jì)算方法，屬于土木工程結(jié)構(gòu)運(yùn)營安全智能監(jiān)測領(lǐng)域。根據(jù)所采用的分布式感測光纜截面參數(shù)，構(gòu)建核心光纖與復(fù)合保護(hù)層的剪切關(guān)系模型，進(jìn)而計(jì)算核心光纖?復(fù)合保護(hù)層的應(yīng)變傳遞率；根據(jù)分布式感測光纜現(xiàn)場布設(shè)條件，計(jì)算基于剪滯理論的復(fù)合保護(hù)層?粘貼層?基體應(yīng)變傳遞率；建立分布式光纖傳感的光纖?復(fù)合保護(hù)層?粘貼層?基體數(shù)值模型，得到修正后的光纖?復(fù)合保護(hù)層?粘貼層?基體的應(yīng)變傳遞率；歸納分析光纜粘貼層參數(shù)指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)特征，得到考慮光纜施工安裝因素影響的光纖?復(fù)合保護(hù)層?粘貼層?基體應(yīng)變傳遞結(jié)果。本發(fā)明解決了傳感光纜測試值與光纜所連接基體結(jié)構(gòu)實(shí)際應(yīng)變的精確映射問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于土木工程結(jié)構(gòu)運(yùn)營安全智能監(jiān)測領(lǐng)域，特別是涉及一種分布式光纖-保護(hù)層-粘貼層-基體應(yīng)變傳遞的計(jì)算方法。

背景技術(shù)

大型土木結(jié)構(gòu)使用期長，在其服役期內(nèi)不可避免的受到環(huán)境腐蝕﹑材料老化﹑荷載的長期效應(yīng)等因素的影響，使其工作能力衰退。一旦這些結(jié)構(gòu)失去工作的能力，將帶來巨大的損失，其后果不堪設(shè)想，因此，對大型土木工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行服役期內(nèi)的長期監(jiān)測，及時(shí)診斷并發(fā)現(xiàn)問題，消除潛在隱患極其重要。由于土木工程結(jié)構(gòu)往往體型巨大、自由度眾多，所以迫切需求一種有效感測技術(shù)。光纖具有同時(shí)傳感及傳輸信息、長距離傳輸損耗低、不受電磁干擾影響、輕便且易于系統(tǒng)集成等特性，非常適于作為傳感介質(zhì)，尤其分布式光纖感測技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)空間上的連續(xù)測量。

利用高性能分布式光纖感測技術(shù)具備的監(jiān)測距離長、測點(diǎn)分辨率高等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)對大型土木工程結(jié)構(gòu)全區(qū)域的全時(shí)感知，對所存在的潛在結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行及時(shí)預(yù)警，并為土木工程結(jié)構(gòu)維修加固提供數(shù)據(jù)支撐。但是，在分布式光纖感測技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際土木工程結(jié)構(gòu)運(yùn)營安全監(jiān)測的過程中，為了保護(hù)傳感光纖不受安裝施工條件及服役環(huán)境的變化而破壞，光纖表面需要包裹一定厚度的復(fù)合保護(hù)層，即形成傳感光纜；同時(shí)，傳感光纜與土木結(jié)構(gòu)的連接條件、安裝施工方法往往因具體的工程不同而異，從而導(dǎo)致傳感光纖測試應(yīng)變值不是光纜所連接基體結(jié)構(gòu)實(shí)際應(yīng)變的真實(shí)反映。針對這一問題，本發(fā)明提出一種分布式光纖-保護(hù)層-粘貼層-基體應(yīng)變傳遞的計(jì)算方法，以解決分布式傳感光纜測試值與光纜所連接基體結(jié)構(gòu)實(shí)際應(yīng)變的精確映射問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為準(zhǔn)確得到分布式傳感光纜應(yīng)變測試值與光纜所連接基體結(jié)構(gòu)實(shí)際應(yīng)變的精確映射關(guān)系，現(xiàn)提出一種分布式光纖-保護(hù)層-粘貼層-基體應(yīng)變傳遞的計(jì)算方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：

一種分布式光纖-保護(hù)層-粘貼層-基體應(yīng)變傳遞的計(jì)算方法，該方法包括以下步驟：

步驟一：根據(jù)所采用的分布式感測光纜截面參數(shù)，確定光纖復(fù)合保護(hù)層的剛度指標(biāo)，構(gòu)建核心光纖與復(fù)合保護(hù)層的剪切關(guān)系模型，計(jì)算核心光纖-復(fù)合保護(hù)層的應(yīng)變傳遞率；

步驟二：根據(jù)分布式感測光纜現(xiàn)場布設(shè)條件，確定分布式感測光纜粘貼層厚度及其剪切模量，計(jì)算基于剪滯理論的復(fù)合保護(hù)層-粘貼層-基體應(yīng)變傳遞率；

步驟三：根據(jù)現(xiàn)場布設(shè)條件，建立分布式光纖傳感的光纖-復(fù)合保護(hù)層-粘貼層-基體數(shù)值模型，根據(jù)誤差最小原則，修正計(jì)算步驟一和步驟二中應(yīng)變傳遞率的剪滯參數(shù)，獲得光纖-復(fù)合保護(hù)層-粘貼層-基體的應(yīng)變傳遞率修正后結(jié)果；

步驟四：分布式感測光纜現(xiàn)場安裝完成后，測試得到光纜粘貼層厚度、寬度及長度指標(biāo)，歸納分析光纜粘貼層參數(shù)指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)特征，并將上述統(tǒng)計(jì)特征代入步驟三，計(jì)算考慮光纜施工安裝因素影響的光纖-復(fù)合保護(hù)層-粘貼層-基體應(yīng)變傳遞結(jié)果。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是：