CN106198764B - 集成声发射源扩张装置的水工程施工性态光纤感知设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种集成声发射源扩张装置的水工程施工性态光纤感知设备，包括底板和与底板两侧固定连接的第一侧板和第二侧板，第一侧板和第二侧板的顶部通过弧载纤道连接，底板、第一侧板、第二侧板和弧载纤道形成主共腔洞；所述弧载纤道内设有一对传感光纤，传感光纤通过压块压紧在弧载纤道内，压块上设有若干组弹簧，弹簧通过盖板压紧压块，盖板安装在第一侧板和第二侧板上。本发明首先提出一种融合主共腔洞、共腔六角孔和共腔圆孔的传感光纤声发射感知设备布设用装置，创新性地使用了多形空腔孔、大小尺寸空腔孔、空间不同位置空腔孔等手段，构建了多层级多不同持续时间的声发射源，实现了对传感光纤内光信息的多层级多不同持续时间的影响。
Description
技术领域
本发明涉及集成声发射源扩张装置的水工程施工性态光纤感知设备，属于水工结构健康监测领域。
背景技术
传感光纤同时具有“传”和“感”两种功能，基于光纤传感技术的传感器种类繁多，同一种参量可以使用不同类型的传感器来测量，但是光纤传感技术的核心思想是检测光受到外界参数的调制，按照光在光纤中的被调制的原理分为强度调制型、相位调制型、频率调制型、波长调制型和偏振态调制型等类型，随着光信息和传感技术的发展，光纤传感技术具有了长足的进步，在传感方式、传感原理以及信号的探测与处理等方面都具有传统的电学传感器所没有的优势。
声发射技术是一种先进的无损检测技术，它通过探测和分析被测物自身发生的声波获知被测物内部的损伤、断裂、变形等信息，该技术在石油、航空、土木等领域有着广泛的应用，声发射关键元件是对声波进行采集和探测的声发射传感器，传统的声发射传感器都是通过压电陶瓷或者压电晶体材料制作而言，其抗电磁干扰能力差、信号传输短等缺点，通过将光纤传感技术和声发射技术融合，即可以避免抗电磁干扰能力差、信号传输短的缺点，而且光纤传感技术可以弥补声发射无法监测温度等其他信息的能力，因此，将光纤传感技术与声发射传感技术融合将大大扩展结构体传感监测检测能力，但是如何更好地实现声发射技术中声波的采集与增强，如何更好地将传感光纤进行布设，在当前光纤传感技术与声发射传感技术融合领域中还未见报道。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种集成声发射源扩张装置的水工程施工性态光纤感知设备，通过设有多个第一通孔、第二通孔和主共腔洞，利用增加声波的传递，构建了多层级多不同持续时间的声发射源，进而实现对传感光纤内光信息的多层级多不同持续时间的影响。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种集成声发射源扩张装置的水工程施工性态光纤感知设备，包括底板和与底板两侧固定连接的第一侧板和第二侧板，第一侧板和第二侧板的顶部通过弧载纤道连接，底板、第一侧板、第二侧板和弧载纤道形成主共腔洞；所述弧载纤道内设有一对传感光纤，传感光纤通过压块压紧在弧载纤道内，压块上设有若干组弹簧，弹簧通过盖板压紧压块，盖板安装在第一侧板和第二侧板上。
作为优选，所述第一侧板上沿传感光纤轴线方向设有若干个第一通孔。
作为优选，所述第二侧板上沿传感光纤轴线方向设有若干个第二通孔。
作为优选，所述第一通孔为共腔圆孔，共腔圆孔截面为圆孔，第二通孔为共腔六角孔，共腔六角孔截面为六角孔，第一通孔和第二通孔均为奇数个。
作为优选，所述底板、第一侧板和第二侧板的外表面均设有外接槽。
作为优选，所述压块下方设有分隔两条传感光纤的隔纤壁。
有益效果：本发明的集成声发射源扩张装置的水工程施工性态光纤感知设备，首先提出一种融合主共腔洞、共腔六角孔和共腔圆孔的传感光纤声发射感知设备布设用装置，创新性地使用了多形空腔孔、大小尺寸空腔孔、空间不同位置空腔孔等手段，构建了多层级多不同持续时间的声发射源，增加了声波的传递，实现了对传感光纤内光信息的多层级多不同持续时间的影响，为能更好地监测结构体服役性态提供重要的保证，本装置操作简单、监测成本低廉、结构完整、流程化和自动化强，为光纤传感与声发射融合技术在实际工程中的应用和推广具有重大意义。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
本发明的一种集成声发射源扩张装置的水工程施工性态光纤感知设备，包括底板和与底板两侧固定连接的第一侧板304和第二侧板305，第一侧板304和第二侧板305的顶部通过弧载纤道311连接，底板、第一侧板304、第二侧板305和弧载纤道311形成主共腔洞315；所述弧载纤道311内设有一对传感光纤，传感光纤通过压块303压紧在弧载纤道311内，压块303上设有若干组弹簧301，弹簧301通过盖板302压紧压块303，盖板302安装在第一侧板304和第二侧板305上。
在本发明中，所述第一侧板304上沿传感光纤轴线方向设有若干个第一通孔306，所述第二侧板305上沿传感光纤轴线方向设有若干个第二通孔307。所述第一通孔306为共腔圆孔，共腔圆孔截面为圆孔，第二通孔307为共腔六角孔，共腔六角孔截面为六角孔，第一通孔306和第二通孔307均为奇数个。所述底板、第一侧板304和第二侧板305的外表面均设有外接槽。所述压块303下方设有分隔两条传感光纤的隔纤壁314，隔纤壁314为VIP板。
一种如上述的一种集成声发射源扩张装置的水工程施工性态光纤感知设备的运行方法，包括以下步骤：
(1)确定所使用装置的个数及分布式传感光纤的长度
本实施例选择西北某混凝土坝施工过程中某迎水面150m×100m的区域，其周长为500m，考虑可能的弯曲及引线的用途，确定最终的GJJV型号紧套传感光纤的长度为600m，基于所使用的集成声发射源扩张装置的水工程施工性态光纤感知设备的厚度为2m，以及实际工程中需要重点监测的部位的范围，最终确定选择50个集成声发射源扩张装置的水工程施工性态光纤感知设备，在每个集成声发射源扩张装置的水工程施工性态光纤感知设备之间用橡胶管进行保护埋设，为了更好地描述本装置的运行细节，优先选用其中一个装置运行进行细致论述；
(2)装配第一布设模块和第二布设模块
将长度20cm、宽度5cm的第一侧板304和长度20cm、宽度5cm的第二侧板305以与水平面夹角为60°的形式将其安装布设，构成一个主共腔洞315，并且挨个检查第一侧板304上的11个直径为3cm、截面是圆形结构的共腔圆孔和第二侧板305上的11个截面为等边六边形、边长为1cm的共腔六角孔是否存在阻塞情况，如果存在阻塞或者不通，需要进行疏通处理，将第一传感光纤312和第二传感光纤313放置到弧载纤道311中；
(3)闭合装置与初次运行调试
通过压块303可以将GJJV型号紧套第一传感光纤312和GJJV型号紧套第二传感光纤313以非刚性的方式进行固定，三角布设的组合形式可以更好地利用声发射源对共腔圆孔、共腔六角孔和主共腔洞315产生共鸣时将信息传递给第一传感光纤312和第二传感光纤313，将第一传感光纤312和第二传感光纤313连接到待测仪器上进行初次调试，检查装置运行情况；
(4)埋设装置完成布设
选择好待测结构体中能够固定的部位，本实例中是依附于钢筋结构，因此，将开孔高2cm、宽4cm的第一外接槽316、开孔高2cm、宽4cm的第二外接槽317和开孔高1cm、宽5cm的底外接槽318分别穿过待测结构体中的钢筋构件，且按照由近到远、先直后弯、先上后下的顺序将各个装置依次进行布设安装，待所有装置都布设完成之后，对其进行埋设，完成最终的布设。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种集成声发射源扩张装置的水工程施工性态光纤感知设备，其特征在于：包括底板和与底板两侧固定连接的第一侧板和第二侧板，第一侧板和第二侧板的顶部通过弧载纤道连接，底板、第一侧板、第二侧板和弧载纤道形成主共腔洞；所述弧载纤道内设有一对传感光纤，传感光纤通过压块压紧在弧载纤道内，压块上设有若干组弹簧，弹簧通过盖板压紧压块，盖板安装在第一侧板和第二侧板上。
2.根据权利要求1所述的集成声发射源扩张装置的水工程施工性态光纤感知设备，其特征在于：所述第一侧板上沿传感光纤轴线方向设有若干个第一通孔。
3.根据权利要求2所述的集成声发射源扩张装置的水工程施工性态光纤感知设备，其特征在于：所述第二侧板上沿传感光纤轴线方向设有若干个第二通孔。
4.根据权利要求3所述的集成声发射源扩张装置的水工程施工性态光纤感知设备，其特征在于：所述第一通孔为共腔圆孔，共腔圆孔截面为圆孔，第二通孔为共腔六角孔，共腔六角孔截面为六角孔，第一通孔和第二通孔均为奇数个。
5.根据权利要求1所述的集成声发射源扩张装置的水工程施工性态光纤感知设备，其特征在于：所述底板、第一侧板和第二侧板的外表面均设有外接槽。
6.根据权利要求1所述的集成声发射源扩张装置的水工程施工性态光纤感知设备，其特征在于：所述压块下方设有分隔两条传感光纤的隔纤壁。
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