[发明专利]混凝土结构服役性态光纤声发射感知设备布设装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及混凝土结构服役性态光纤声发射感知设备布设装置及方法，属于水工结构健康监测领域。

背景技术

传感光纤同时具有“传”和“感”两种功能，基于光纤传感技术的传感器种类繁多，同一种参量可以使用不同类型的传感器来测量，但是光纤传感技术的核心思想是检测光受到外界参数的调制，按照光在光纤中的被调制的原理分为强度调制型、相位调制型、频率调制型、波长调制型和偏振态调制型等类型，随着光信息和传感技术的发展，光纤传感技术具有了长足的进步，在传感方式、传感原理以及信号的探测与处理等方面都具有传统的电学传感器所没有的优势。

声发射技术是一种先进的无损检测技术，它通过探测和分析被测物自身发生的声波获知被测物内部的损伤、断裂、变形等信息，该技术在石油、航空、土木等领域有着广泛的应用，声发射关键元件是对声波进行采集和探测的声发射传感器，传统的声发射传感器都是通过压电陶瓷或者压电晶体材料制作而言，其抗电磁干扰能力差、信号传输短等缺点，通过将光纤传感技术和声发射技术融合，即可以避免抗电磁干扰能力差、信号传输短的缺点，而且光纤传感技术可以弥补声发射无法监测温度等其他信息的能力，因此，将光纤传感技术与声发射传感技术融合将大大扩展结构体传感监测检测能力，但是如何更好地实现声发射技术中声波的采集与增强，如何更好地将传感光纤进行布设，在当前光纤传感技术与声发射传感技术融合领域中还未见报道。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种混凝土结构服役性态光纤声发射感知设备布设装置及方法，通过设有多个第一通孔、第二通孔和主共腔洞，利用增加声波的传递，构建了多层级多不同持续时间的声发射源，进而实现对传感光纤内光信息的多层级多不同持续时间的影响。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种混凝土结构服役性态光纤声发射感知设备布设装置，包括底板和与底板两侧固定连接的第一侧板和第二侧板，第一侧板和第二侧板的顶部通过弧载纤道连接，底板、第一侧板、第二侧板和弧载纤道形成主共腔洞；所述第一侧板和第二侧板的顶部分别铰接有第一弧盖和第二弧盖，第一弧盖下端面固定连接有第一弧压体，第二弧盖下端面固定连接有第二弧压体，第一弧压体下方设有位于弧载纤道内的第一传感光纤，第二弧压体下方设有第二传感光纤，第一弧盖和第二弧盖通过锁紧装置连接；转动第一弧盖和第二弧盖，通过第一弧压体和第二弧压体压紧第一传感光纤和第二传感光纤，后通过锁紧装置锁紧第一弧盖和第二弧盖。

作为优选，所述第一侧板上沿第一传感光纤轴线方向设有若干个第一通孔。

作为优选，所述第二侧板上沿第二传感光纤轴线方向设有若干个第二通孔。

作为优选，所述第一通孔为圆孔，第二通孔为六角孔，第一通孔和第二通孔均为奇数个。

作为优选，所述第一弧盖和第二弧盖上均设有凸角。

作为优选，所述底板、第一侧板和第二侧板的外表面均设有外接槽。

作为优选，所述第一传感光纤和第二传感光纤之间通过载道隔膜隔开。载道隔膜最主要的作用是将第一传感光纤和第二传感光纤隔开，并作为第一传感光纤和第二传感光纤的支撑端，载道隔膜材质最好是硬质塑料体。

一种上述的混凝土结构服役性态光纤声发射感知设备布设装置的布设方法，包括以下步骤：

第一步，将第一弧盖铰接在第一侧板上，第二弧盖铰接在第二侧板上，并且配备待监测使用的传感光纤作为第一传感光纤和第二传感光纤用，打开第一弧盖和第二弧盖，将第一传感光纤和第二传感光纤放置到弧载纤道中；

第二步，将第一侧板和第二侧板以与水平面夹角为60°的形式将其安装布设，将构成一个主共腔洞，检查第一侧板上的第一通孔和第二侧板上的第二通孔是否存在阻塞情况；

第三步，转动第一弧盖带动第一弧压体的运动，通过第一弧压体中间凸起的部位将第一传感光纤压制到弧载纤道中，转动第二弧盖带动第二弧压体的运动，通过第二弧压体中间凸起的部位将第二传感光纤压制到弧载纤道中；

第四步，通过外接槽从三个位置处将本装置固定到待测结构体中，并对该装置进行埋设，完成最终的布设。

本发明考虑到光纤传感技术与声发射传感技术融合共用中的弊端，提出一种混凝土结构服役性态光纤声发射感知设备布设装置，该装置弥补了当前研究领域的空白，通过构建多共声腔，增加声波的传递，提高分布式传感光纤的监测精度与能力，采用多尺寸、不同形状、不同位置的共声腔布设，对声波的分层多向传递提供了重要的保证，有效地为光纤传感技术与声发射传感技术融合提供了重要的支撑。