[发明专利]一种基于光纤光栅传感器的桥梁缆索健康诊断在线监测系统

说明书

本发明涉及一种基于光纤光栅传感器的桥梁缆索健康诊断在线监测系统，包括光纤光栅传感器、无线解调系统和上位机，所述光纤光栅传感器设于缆索内部；所述光纤光栅传感器：用于监测桥梁缆索索力和索体内部的温湿度；所述无线解调系统：与光纤光栅传感器互连及通信，用于采集并无线发送光纤光栅传感器的测量值；所述上位机：与无线解调系统互连及通信，用于实时在线接收和解调桥梁缆索的索力和温湿度信息，并对湿度进行温度补偿，并将温度和补偿计算后的湿度数据进行可视化展示，并提供桥梁除湿预警功能。本申请解决了传感器的内置安装问题和温湿度交叉敏感问题，实现桥梁缆索索力、温度、湿度三个参量同时监测，实现桥梁缆索自动健康诊断与维护。

技术领域

本发明涉及一种基于光纤光栅传感器的桥梁缆索健康诊断在线监测系统，属于光纤传感监测技术领域。

背景技术

实时监测桥梁的健康状态至关重要，可以提前发现桥梁的安全隐患，规避事故的发生。桥梁缆索是桥梁的重要组成部分，一般需要对桥梁缆索的索力、温度、湿度进行实时监测。传统用于桥梁缆索健康状态检测的传感器还停留在电子传感器，这类传感器有一定的局限性，受环境影响较大、需要供电、寿命短，不利于长期监测桥梁缆索的状态。利用光纤光栅传感器代替电子传感器，可以避免这些缺点，而且测量精度高，可以更加有效地测量桥梁缆索的状态。

光纤光栅传感器耐久性好、抗电磁干扰，适于长期监测，既可以实现点测量，也可以实现准分布式测量；波长编码，可以方便实现绝对测量。光纤光栅传感技术在索力监测、缆索的温度测量中均有着突出的优点，然而在实际工程的应用中，尚存在许多问题。例如，桥梁缆索多参量监测及数据传输问题、传感器温度和湿度的交叉敏感问题等，这些都会影响缆索检测的精确性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有问题提供一种基于光纤光栅传感器的桥梁缆索健康诊断在线监测系统，便于监测桥梁缆索索力和索体内部的温湿度三个参量；另外，本申请还要解决传感器的温湿度交叉敏感问题，能够实时准确测量缆索索体内部的温度、湿度，实现桥梁缆索健康自动诊断与维护。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种基于光纤光栅传感器的桥梁缆索健康诊断在线监测系统，包括光纤光栅传感器、无线解调系统和上位机，所述光纤光栅传感器布设于缆索内部；

所述光纤光栅传感器：用于监测桥梁缆索索力和索体内部的温湿度；

所述无线解调系统：与光纤光栅传感器互连及通信，用于采集并无线发送光纤光栅传感器的测量值；

所述上位机：与无线解调系统互连及通信，用于实时在线接收和解调桥梁缆索的索力和温湿度信息，并对湿度进行温度补偿，并将温度和补偿计算后的湿度数据进行可视化展示，并提供预警功能；温度对湿度的补偿计算公式为：

温度计算公式：

T＝K_温(λ_T-λ_T0)+T₀

T为温补端子的待测温度；

K_温为温补端子的温度系数；

λ_T为温补端子的实测波长值；

λ_T0为温补端子在初始温度T₀和初始湿度P₀下的初始波长值；

T₀为初始温度；

湿度计算公式：

P＝K_湿(λ_测-λ₀-K_T(λ_T-λ_T0))+P₀

P为湿度端子的待测湿度；