CN108267403B - 一种用于监测桥墩周围土体侵蚀流失的光纤传感装置及其制造方法 - Google Patents

一种用于监测桥墩周围土体侵蚀流失的光纤传感装置及其制造方法 Download PDF

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Abstract

发明一种用于监测桥墩周围土体侵蚀流失的光纤传感装置及其制造方法。该光纤传感装置包括光纤束、输入光纤、输出光纤、信息处理器和杆件外壳。工作时，所述光纤检测杆安置在桥墩的表面或桥墩周围水下土体中。所述光纤束与土体接触，缺口被土体阻塞，光电元件接收不到光信号。当桥墩周围土体侵蚀流失时，光源发出的光经由光纤传递，缺口接收到变化的光信号，输送至光电元件中。光电元件将接收到的光信号进行处理和储存并记录下接收到信号的时间。该装置的制造方法包括制作杆件外壳、装入光纤束、安装、连接信息处理器和调试等步骤。该装置施工便捷、经济性好且使用方便。

Description

一种用于监测桥墩周围土体侵蚀流失的光纤传感装置及其制 造方法
技术领域
本发明涉及土木建筑工程防灾监测技术领域，特别涉及一种监测桥墩周围土体侵蚀流失的方法。
背景技术
桥墩周围土体流失是一个动态过程，当遭遇洪水时，土体的侵蚀流失是一个需要被掌握的关键信息。桥墩周围土体流失，很有可能导致桩土间摩阻力减小，桥墩易位，甚至坍塌破坏。
因光在不同物质中的传播速度是不同的，所以光从一种物质射向另一种物质时，在两种物质的交界面处会产生折射和反射。光纤已经广泛应用于医学、装饰、汽车、船舶等方面，在通信和图像传输方面，高分子光导纤维的应用日益增多，工业上用于光导向器、显示盘、标识、开关类照明调节、光学传感器等。光纤有着衰减小、频带宽、抗干扰性强通信容量大、中继距离长、适应能力强、体积小重量轻、原材料来源广价格低廉等的优点，光纤的一端的发射装置使用发光二极管或一束激光将光脉冲传送至光纤，光纤的另一端的接收装置使用光敏元件检测脉冲。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于监测桥墩周围土体侵蚀流失的光纤传感装置及其制造方法，以解决现有技术中存在的问题。
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种用于监测桥墩周围土体侵蚀流失的光纤传感装置的制作方法，包括以下步骤：
1)制作杆件外壳。其中，所述杆件外壳整体为一个一端敞口的中空柱体。这个中空柱体的侧面去除一部分，侧壁和底面合围出半包围凹腔。
2)将光纤束容置在凹腔中并固定。所述杆件外壳和光纤束共同组成光纤检测杆。其中，所述包括多根集束排列在一起的光纤。每根光纤的纤芯上均设置有缺口。所述光纤束一端与输入光纤熔接，另一端与输出光纤熔接。所述输入光纤和输出光纤从杆件外壳的敞口处伸出。
3)将光纤检测杆安置在桥墩的表面或桥墩周围水下土体中。
4)将输入光纤和输出光纤接入信息处理器。
5)进行信号调试。
本发明还公开一种采用上述制作方法制得的用于监测桥墩周围土体侵蚀流失的光纤传感装置，包括光纤束、输入光纤、输出光纤、信息处理器和杆件外壳。
所述信息处理器包括光源和光电元件。
所述光纤束包括多根集束排列在一起的光纤。每根光纤的纤芯上均设置有缺口。所述光纤束一端与输入光纤熔接，另一端与输出光纤熔接。
所述杆件外壳整体为一端敞口的中空柱体。这个中空柱体的侧面去除一部分，侧壁和底面合围出半包围凹腔。所述光纤束弯折为U形，容置在凹腔中。所述输入光纤和输出光纤从敞口处伸出。所述输入光纤与光源连接，输出光纤与光电元件连接。所述杆件外壳和光纤束共同组成光纤检测杆。
工作时，所述光纤检测杆安置在桥墩的表面或桥墩周围水下土体中。所述光纤束与土体接触，缺口被土体阻塞，光电元件接收不到光信号。当桥墩周围土体侵蚀流失时，光源发出的光经由光纤传递，缺口接收到变化的光信号，输送至光电元件中。光电元件将接收到的光信号进行处理和储存并记录下接收到信号的时间。
进一步，所述杆件外壳采用不锈钢制成。
进一步，所述杆件外壳壳体上设置有供螺纹钉安装的小孔。
进一步，所述光纤束的外周均匀涂敷有可固化胶水。
本发明的技术效果是毋庸置疑的：
A.结构简单，通过对光纤传输信息的分析，可对桥墩周围土体侵蚀流失起到预警作用；
B.施工便捷、经济性好、使用方便。
附图说明
图1为光纤传感装置工作示意图；
图2为光纤检测杆结构示意图；
图3为杆件外壳结构示意图。
图中：光纤束1、光纤101、缺口1011、输入光纤2、输出光纤3、信息处理器4、杆件外壳5、凹腔501、桥墩6。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1：
本实施例公开一种用于监测桥墩周围土体侵蚀流失的光纤传感装置的制作方法，包括以下步骤：
1)制作杆件外壳5。其中，所述杆件外壳5整体为一个一端敞口的中空柱体。这个中空柱体的侧面去除一部分，侧壁和底面合围出半包围凹腔501。
2)将光纤束1容置在凹腔501中并固定。所述杆件外壳5和光纤束1共同组成光纤检测杆。其中，所述包括多根集束排列在一起的光纤101。每根光纤101的纤芯上均设置有缺口1011。所述光纤束1一端与输入光纤2熔接，另一端与输出光纤3熔接。所述输入光纤2和输出光纤3从杆件外壳5的敞口处伸出。
3)将光纤检测杆安置在桥墩6的表面或桥墩6周围水下土体中。
4)将输入光纤2和输出光纤3接入信息处理器。
5)进行信号调试。
实施例2：
本实施例公开一种采用实施例1所述制作方法制得的用于监测桥墩周围土体侵蚀流失的光纤传感装置，包括光纤束1、输入光纤2、输出光纤3、信息处理器4和杆件外壳5。
所述信息处理器4包括光源和光电元件。光电元件，是一种光电检测系统中实现光电转换的关键元件，可将光信号转变成为电信号。可用于检测直接引起光量变化的非电物理量，也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量。
参见图2，所述光纤束1包括多根集束排列在一起的光纤101。每根光纤101的纤芯上均设置有缺口1011。各缺口1011在光纤束1上规则排列。所述光纤束1一端与输入光纤2熔接，另一端与输出光纤3熔接。缺口1011靠近输入光纤2一端用于发射信号，靠近输出光纤3一端用于接收信号。
参见图3，所述杆件外壳5采用不锈钢制成。所述杆件外壳5整体为一端敞口的中空柱体。这个中空柱体的侧面去除一部分，侧壁和底面合围出半包围凹腔501。所述光纤束1弯折为U形，容置在凹腔501中。所述光纤束1的外周均匀涂敷有可固化胶水。所述光纤束1与杆件外壳5通过胶水固定，共同组成光纤检测杆。所述输入光纤2和输出光纤3从敞口处伸出。所述输入光纤2与光源连接，输出光纤3与光电元件连接。所述杆件外壳5壳体上设置有供螺纹钉安装的小孔。所述杆件外壳5通过螺纹钉固定于桥墩6或其他构筑物上。
因光在不同物质中的传播速度是不同的，所以光从一种物质射向另一种物质时，在两种物质的交界面处会产生折射和反射。工作时，参见图1，所述光纤检测杆安置在桥墩6的表面或桥墩6周围水下土体中。所述光纤束1与土体接触，光源发出的光经由光纤101传递。缺口1011处被土体阻塞，光电元件接收不到光信号。当桥墩周围土体侵蚀流失时，缺口1011接收到变化的光信号，然后输送至光电元件中。光电元件将接收到的光信号进行处理和储存并记录下接收到信号的时间。通过是否接收到光信号和光信号的强弱来判定桥墩周围水下土体的流失程度，并反映出一个土体流失的动态过程，起到预警作用。

Claims (5)

1.一种用于监测桥墩周围土体侵蚀流失的光纤传感装置的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)制作杆件外壳(5)；其中，所述杆件外壳(5)整体为一个一端敞口的中空柱体；这个中空柱体的侧面去除一部分，侧壁和底面合围出半包围凹腔(501)；
2)将光纤束(1)弯折为U形，容置在凹腔(501)中并固定；所述杆件外壳(5)和光纤束(1)共同组成光纤检测杆；其中，所述光纤束(1)包括多根集束排列在一起的光纤(101)；每根光纤(101)的纤芯上均设置有缺口(1011)；所述光纤束(1)一端与输入光纤(2)熔接，另一端与输出光纤(3)熔接；所述输入光纤(2)和输出光纤(3)从杆件外壳(5)的敞口处伸出；
3)将光纤检测杆安置在桥墩(6)的表面或桥墩(6)周围水下土体中；
4)将输入光纤(2)和输出光纤(3)接入信息处理器；
5)进行信号调试。
2.由权利要求1所述制作方法制得的一种用于监测桥墩周围土体侵蚀流失的光纤传感装置，其特征在于：包括光纤束(1)、输入光纤(2)、输出光纤(3)、信息处理器(4)和杆件外壳(5)；
所述信息处理器(4)包括光源和光电元件；
所述光纤束(1)包括多根集束排列在一起的光纤(101)；每根光纤(101)的纤芯上均设置有缺口(1011)；所述光纤束(1)一端与输入光纤(2)熔接，另一端与输出光纤(3)熔接；
所述杆件外壳(5)整体为一端敞口的中空柱体；这个中空柱体的侧面去除一部分，侧壁和底面合围出半包围凹腔(501)；所述光纤束(1)弯折为U形，容置在凹腔(501)中；所述输入光纤(2)和输出光纤(3)从敞口处伸出；所述输入光纤(2)与光源连接，输出光纤(3)与光电元件连接；所述杆件外壳(5)和光纤束(1)共同组成光纤检测杆；
工作时，所述光纤检测杆安置在桥墩(6)的表面或桥墩(6)周围水下土体中；所述光纤束(1)与土体接触，缺口(1011)被土体阻塞，光电元件接收不到光信号；当桥墩周围土体侵蚀流失时，光源发出的光经由光纤(101)传递，缺口(1011)接收到变化的光信号，输送至光电元件中；光电元件将接收到的光信号进行处理和储存并记录下接收到信号的时间。
3.根据权利要求2所述的一种用于监测桥墩周围土体侵蚀流失的光纤传感装置，其特征在于：所述杆件外壳(5)采用不锈钢制成。
4.根据权利要求2所述的一种用于监测桥墩周围土体侵蚀流失的光纤传感装置，其特征在于：所述杆件外壳(5)壳体上设置有供螺纹钉安装的小孔。
5.根据权利要求2所述的一种用于监测桥墩周围土体侵蚀流失的光纤传感装置，其特征在于：所述光纤束(1)的外周均匀涂敷有可固化胶水。
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