[发明专利]水工程保偏光纤背向Rayleigh散射多参量智慧感测装置及方法

权利要求书

1.一种水工程保偏光纤背向Rayleigh散射多参量智慧感测装置，其特征在于：包括保偏光纤、融载体模块、下双向触发模块、任意向触发模块和光组件模块；

所述融载体模块包括外载壳；所述外载壳上安装有用于与待测水工结构体固定的周向螺栓，该外载壳上还安装有左旋心、右旋心和卡扣柱；

所述任意向触发模块包括左协同感应盘、串联体和右协同感应盘；所述串联体连接左协同感应盘和右协同感应盘；所述左协同感应盘通过左固连柱与左阻隔体连接；所述右协同感应盘通过右固连柱与右阻隔体连接；

所述下双向触发模块包括内横拉压柱、内竖连导柱和协同导向盘；所述内横拉压柱与内竖连导柱相连接；所述内竖连导柱与协同导向盘连接；所述保偏光纤穿过内横拉压柱；

所述光组件模块包括激光器和背向Rayleigh散射接收器；所述激光器和背向Rayleigh散射接收器通过保偏光纤相连接；

所述融载体模块通过卡扣柱与下双向触发模块相连接；所述任意向触发模块通过左旋心和右旋心与融载体模块连接；所述保偏光纤依次通过并连接光组件模块、融载体模块、任意向触发模块和下双向触发模块；

当待测水工结构体产生应力，协同导向盘沿左右方向水平运动，带动内横拉压柱水平运动，内横拉压柱分别与左阻隔体或右阻隔体之间距离发生变化，保偏光纤的弯曲和拉压特性发生变化。

2.根据权利要求1所述的水工程保偏光纤背向Rayleigh散射多参量智慧感测装置，其特征在于：所述左阻隔体和右阻隔体为多联合结构式；所述左阻隔体和右阻隔体的内端层为多孔细纹空芯结构，中层为柔性全密闭复合材料结构，外端层为硬质抗腐蚀不锈钢结构。

3.根据权利要求2所述的水工程保偏光纤背向Rayleigh散射多参量智慧感测装置，其特征在于：所述保偏光纤依次顺序穿过左阻隔体、内横拉压柱和右阻隔体；所述左阻隔体和右阻隔体最外层的硬质抗腐蚀不锈钢结构采用能够对保偏光纤多级分段定位的钢丝绳。

4.根据权利要求1所述的水工程保偏光纤背向Rayleigh散射多参量智慧感测装置，其特征在于：所述内横拉压柱的最内层为柔性复合材料结构，次内层为表面细纹结构，次外层为柔性复合材料结构，最外层为能够对穿过内横拉压柱的保偏光纤进行柔性保护的抗腐蚀不锈钢结构。

5.根据权利要求1所述的水工程保偏光纤背向Rayleigh散射多参量智慧感测装置，其特征在于：所述左协同感应盘可绕左旋心360°转动；所述右协同感应盘可绕右旋心360°转动；所述左协同感应盘和左旋心可沿着串联体左右水平方向移动。

6.根据权利要求1所述的水工程保偏光纤背向Rayleigh散射多参量智慧感测装置，其特征在于：所述协同导向盘不能转动，该协同导向盘通过卡扣柱可在外载壳上沿左右方向水平移动。

7.根据权利要求1所述的水工程保偏光纤背向Rayleigh散射多参量智慧感测装置，其特征在于：所述周向螺栓采用布置在外载壳四个边角上的带螺栓结构。

8.根据权利要求1所述的水工程保偏光纤背向Rayleigh散射多参量智慧感测装置，其特征在于：所述外载壳的外缘四周采用圆弧形结构。

9.根据权利要求1至8任一项所述的水工程保偏光纤背向Rayleigh散射多参量智慧感测装置的感测方法：其特征在于，感测方法包括以下步骤：

第一步，考虑水工程病害类型、需要监测的部位、区域大小，确定需要配置的水工程保偏光纤背向Rayleigh散射多参量智慧感测装置数量，并基于水工程保偏光纤背向Rayleigh散射多参量智慧感测装置，确定保偏光纤的长度以及待测水工结构体处左阻隔体与内横拉压柱之间的量程以及右阻隔体与内横拉压柱之间的量程；

第二步，将保偏光纤依次顺序穿过左阻隔体、内横拉压柱、右阻隔体，待保偏光纤位置水平固定后，通过拧动左阻隔体、内横拉压柱、右阻隔体上的钢丝绳，使得保偏光纤依次固定在左阻隔体、内横拉压柱、右阻隔体上；

第三步，将处于外载壳两侧的保偏光纤一端连接偏振激光器端，另一端经过背向Rayleigh散射接收器，固定好初始化位置处的左阻隔体、内横拉压柱、右阻隔体；

第四步，通过外载壳四个边角的周向螺栓，按照不同的角度及多级串联与并联路线，将水工程保偏光纤背向Rayleigh散射多参量智慧感测装置固定于待测水工结构体处，通过确定布设的个数，通过保偏光纤将多个水工程保偏光纤背向Rayleigh散射多参量智慧感测装置进行串并连，完成初始化数据采集；

第五步，当待测水工结构体受到外界作用传递到左协同感应盘、右协同感应盘、协同导向盘时，会引起左阻隔体与内横拉压柱或者右阻隔体与内横拉压柱之间保偏光纤的弯曲与拉压，引起保偏光纤庞加球、空间双折射参量、模式耦合系数的多级联合变化，基于获得数据，与初始化数据进行差值比对分析，完成外界作用下的多源异构信息的有效监测。