[发明专利]一种地铁埋地金属管道腐蚀光纤监测装置及方法

权利要求书

1.一种地铁埋地金属管道腐蚀光纤监测装置，其特征在于，该装置包括由激励单元(1)、支撑单元(2)、传感单元(3)、预紧单元(4)、和控制单元(5)；

所述支撑单元(2)包括支撑扣件(21)和导磁体插槽(22)，支撑扣件(21)为两个对称的第一半圆弧型钢结构(211)和第二半圆弧型钢结构(212)，所述第一半圆弧型钢结构(211)和第二半圆弧型钢结构(212)两端分别通过第一螺栓(213)和第二螺栓(214)连接而成钢环，两个导磁体插槽(22)对称设置在半圆弧型钢结构(211)和(212)的外侧；

所述预紧单元(4)包括壳体(41)、内滑槽(42)、滑块(43)、弹簧(44)、和预紧螺栓(45)，其中，所述壳体(41)焊接在支撑扣件(21)外侧，并且内部设有内滑槽(42)；所述滑块(43)与内滑槽(42)配合，所述滑块(43)上端设有内螺纹，弹簧(44)一侧与内螺纹配合连接，所述预紧螺栓(45)通过螺纹孔安装在壳体(41)底部；

所述传感单元(3)由永磁体(31)、磁致伸缩复合材料(32)、导磁体(33)和光纤光栅(34)构成，其中，永磁体(31)的数量为2个，分别为第一永磁体(311)和第二永磁体(312)，为磁致伸缩复合材料(32)提供恒定偏置磁场；导磁体(33)包括对称的第一3/8圆弧型钢结构(331)和第二3/8圆弧型钢结构(332)；所述第一3/8圆弧型钢结构(331)和第二3/8圆弧型钢结构(332)分别穿过两个导磁体插槽(22)；第一永磁体(311)和第二永磁体(312)分别与第一3/8圆弧型钢结构(331)和第二3/8圆弧型钢结构(332)的一端连接；磁致伸缩复合材料(32)的两端分别与第一3/8圆弧型钢结构(321)和第二3/8圆弧型钢结构(322)的另一端连接；光纤光栅(34)的一端埋设在磁致伸缩复合材料(32)内部，另一端连接控制单元(5)；

所述第一永磁体(311)通过弹簧(44)连接一个预紧单元(4)，所述第二永磁体(312)通过弹簧(44)连接另一个预紧单元(4)；

所述激励单元(1)与金属管道(6)的一端连接，激励单元(1)沿金属管道(6)的一端向另一端输出激励电流；所述支撑单元(2)通过所述钢环固定在金属管道(6)上，并且等间距布设；

通过旋转预紧螺栓(45)推动滑块(43)沿内滑槽(42)压缩弹簧(44)产生预紧力使得第一永磁体(311)、第二永磁体(312)分别于与其连接的预紧单元(4)的弹簧(44)压紧；该预紧力依次通过与弹簧(44)连接的永磁体(31)、与永磁体(31)连接的导磁体(33)作用到与导磁体(33)连接的磁致伸缩复合材料(32)，提高磁致伸缩复合材料(32)的测量灵敏度；控制单元(5)接收传感单元(3)返回信号并进行计算、存储及报警。

2.根据所述一种地铁埋地金属管道腐蚀光纤监测装置实现的一种地铁埋地金属管道腐蚀光纤监测方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

S₁：激励单元(1)沿金属管道(6)的一端向另一端输出激励电流，激励电流沿着金属管道(6)形成环形磁场；

S₂：传感单元(3)的导磁体(33)将其布设位置的金属管道磁场汇聚后传递给磁致伸缩复合材料(32)，磁致伸缩复合材料(32)在磁场的作用下产生应变，磁致伸缩复合材料(32)产生的应变导致埋设其内部的光纤光栅(34)的中心波长发生成比例变化，控制单元(5)根据光纤光栅(34)返回的信号特征换算出该处金属管道(6)的激励电流；

S₃：控制单元(5)按顺序存储不同位置传感单元(3)的监测结果，当相邻两个传感单元(3)的监测结果差值不大于10mA，则控制单元(5)判定这两个传感单元(3)之间的金属管道没有腐蚀；当相邻两个传感单元(3)的监测结果差值大于10mA，则控制单元(5)判定这两个传感单元(3)之间的金属管道发生腐蚀，并进行报警。