[发明专利]一种用于监测建筑结构安全的光纤传感系统

说明书

公开了一种用于监测建筑结构安全的光纤传感系统，所述系统包括光源、光隔离器、光纤环形器、多个光纤传感器、温度传感器、解调仪和信号处理器。光源将光信号经过光隔离器和光纤环形器后通过光纤发送给光纤传感器，光纤传感器将符合预定波长的光信号进行反射形成反射光反向传输至解调仪，解调仪将所述反射光进行解调转换为应变量，并传送给信号处理器进行存储和后续数据分析。本公开的光纤传感系统结构简单、抗干扰能力强，可以对建筑结构进行长期监测和实时预警，进而减少安全隐患。

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，具体涉及一种用于监测建筑结构安全的光纤传感系统。

背景技术

光纤传感技术始于1977年，伴随光纤通信技术的发展而迅速发展起来的。光纤是一种优良的低损耗传输线，光纤具有抗电磁干扰，抗辐射、耐腐蚀、测量范围宽等优点，适合在易燃、易爆、空间受严格限制及强电磁干扰等恶劣环境下使用。光纤传感技术包括调制技术与解调技术，即外界信号(被测量)如何调制光纤中的光波参量的调制技术(或加载技术)及如何从被调制的光波中提取外界信号(被测量)的解调技术(或检测技术)。光纤传感技术利用光纤材料的光敏特性改变或控制光在该区域的传播行为方式，在应变的作用下，光纤光栅的纤芯有效折射率和周期发生变化，从而使反射光谱的中心波长发生移动，通过解调换算实现对温度或应变量的测量。光纤测量手段无需现场通电，本征安全，不受电磁干扰，能够在高湿、高压等恶劣环境下连续工作，比较适合进行远程和长期测量。

目前，建筑结构的安全监测方面，通常采用常规的电子传感器进行监测。虽然电子传感器具有精度高，响应速度快等优点，但是电子传感器进行监测时，对传输电缆的要求较高、数目较大，所以在长期实时监测方面具有很大的局限性，且不适用于强电磁干扰、高压、潮湿、腐蚀等恶劣环境。

发明内容

有鉴于此，本公开提供一种用于监测建筑结构安全的光纤传感系统，可以对建筑结构进行长期监测和实时预警，进而减少建筑结构的安全隐患。

本公开提供一种监测建筑结构安全的光纤传感系统，包括：

光源，用于发射光信号；

光隔离器，与光源连接；

光纤环形器，所述光纤环形器的第一端与光隔离器连接，用于将所述光信号耦合到光纤中；

多个光纤传感器，通过光纤进行串联，所述光纤的一端与所述光纤环形器的第二端连接，用于接收所述光信号并反向传输反射光；

温度传感器，与所述多个光纤传感器并联，用于测量监测点的环境温度值；

解调仪，通过光纤与所述光纤环形器的第三端连接，用于接收所述反射光和环境温度值，并将所述反射光转换为应变量；

信号处理器，与所述解调仪连接，被配置为接收所述应变量并根据接收的不同光纤传感器的应变量生成相应的应变趋势图；

其中，所述解调仪被配置为根据如下公式将所述反射光转换为应变量：

其中，Δλ_B为反射光的波长漂移量；λ_B为反射光的波长；P_e为有效弹光常数；α为光纤的热膨胀系数；ξ为光纤光栅的热光系数；ΔT为温度变化量；ε为应变量。

优选地，所述解调仪包括光学信号处理单元、光电信号检测单元和信号解调单元。

优选地，所述信号处理器还被配置为当所述应变量超过应变阈值时，发送倒塌报警信号。

优选地，所述信号处理器还被配置为当所述环境温度值超过温度阈值时，发送火灾报警信号。

优选地，所述光纤传感器包括：

壳体；