[发明专利]一种基于光纤传感的大跨度管桁架结构在线健康监测系统

权利要求书

1.一种基于光纤传感器的大跨度管桁架结构在线健康监测系统，其特征在于，包括：

光纤光栅传感组件，分布在管桁架结构上；

接线盒，与所述光纤光栅传感组件连接；

解调模块，与所述接线盒连接，用于光纤光栅传感组件中多传感器光栅信号的解调；

数据处理模块，与所述解调模块连接，用于光栅光信号转换为电信号好并进行数字化，并对数据进行分析处理；

监测终端模块，与所述数据处理模块连接，用于最终显示光纤光栅传感器组件监测的物理量，并根据各监测物理量设定的阀值进行判断及报警提示；

其中，所述光纤光栅传感组件包括光纤光栅应变传感器、光纤光栅加速度传感器、光纤光栅温度传感器、光纤光栅腐蚀传感器和线形检测器；

所述光纤光栅应变传感器布置于主桁架、次桁架和悬挑桁架的上弦杆、下弦杆、上弦腹杆和斜腹杆上，其变形监测点设置于上弦杆、下弦杆与上弦腹杆、斜腹杆连接的节点处和上弦杆、下弦杆、上弦腹杆和斜腹杆等杆件中部；

所述光纤光栅加速度传感器布置在大跨度钢结构的关键节点位置，所述关键节点位于结构振动较剧烈的方向上；

一部分所述光纤光栅温度传感器与光纤光栅应变传感器的布置位置、数量相同，与所述光纤光栅应变传感器封装在同一个传感器保护盒中，另一部分所述光纤光栅温度传感器布置于大型钢结构的棚顶表面；

所述光纤光栅腐蚀传感器环绕布置于大型钢结构立柱杆件上；

所述线形检测器包括线性检测轨道、光纤陀螺仪和里程计，所述线性检测导轨设置在结构表面，所述光纤陀螺仪和里程计在所述线性检测轨道上运动并通过其轨迹来描绘结构形变。

2.根据权利要求1所述的基于光纤传感器的大跨度管桁架结构在线健康监测系统，其特征在于，所述光纤光栅应变传感器按照以下原则布置：

（1）对双轴对称截面轴力构件，在构件挠曲最大处对称布置应变传感器，在构件中间部位布置传感器；

（2）对于弯曲构件，布置多个应变传感器；

（3）对于不同截面类型的弯曲构件，布置的应变传感器数量均不相同；

（4）在构件上布置应变测点时，应变测点布置在构件中部。

3.根据权利要求1所述的基于光纤传感器的大跨度管桁架结构在线健康监测系统，其特征在于，所述光纤光栅应变传感器、所述光纤光栅加速度传感器通过夹具与上弦杆、下弦杆、上弦腹杆和斜腹杆连接，夹具与杆件之间通过螺丝紧固连接。

4.根据权利要求1所述的基于光纤传感器的大跨度管桁架结构在线健康监测系统，其特征在于，所述光纤光栅腐蚀传感器采用的是由玻璃纤维增强型复合材料制成的传感器，每一个传感器包括一根光纤上的一个或若干个光栅，通过预紧装置环绕一周安装于待测杆件上，并用粘胶将每一个光栅点粘在待测杆件的外壁。

5.根据权利要求1所述的基于光纤传感器的大跨度管桁架结构在线健康监测系统，其特征在于，所述解调模块包括光纤光栅解调仪，所述光纤光栅解调仪由多个通道，每个通道可解调20个以上的光栅信号。

6.根据权利要求1所述的基于光纤传感器的大跨度管桁架结构在线健康监测系统，其特征在于，所述光纤光栅传感组件的传感数据成串输出，成串个数根据待测部位实际布置传感器个数和解调仪的波长解调范围确定，成串的光纤通过传输光纤与接线盒成束输出到光纤光栅解调仪。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的基于光纤传感器的大跨度管桁架结构在线健康监测系统，其特征在于，所述监测终端模块设置有所述光纤光栅传感组件监测的应变、振动、腐蚀、形变、温度等桁架结构健康因素的报警阀值，并可对实时监测的应变、振动、腐蚀、形变、温度等桁架结构健康因素进行判断，对于超阀值的参数提供声光报警。