CN109059794B - 一种柔性防护网异物侵限的光纤光栅监测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于光纤光栅传感器的柔性防护网异物侵限监测装置，该装置包括一个柔性防护网、一个变形和振动同时测量的光纤光栅复合传感器、若干固定扎带，其中变形和振动同时测量的光纤光栅复合传感器通过扎带固定在防护网缆绳上；光纤光栅复合传感器为圆筒状结构，左侧内壁粘贴固定有第一光纤光栅，用于测量冲击弯曲变形；右侧内壁设置有带悬空质量块的第二光纤光栅，用于测量冲击振动。本发明中光纤光栅密封牢固可靠，安装简便，同时对防护网受冲击时的变形和振动监测，准确度更高，监测信息更加全面。

Description

一种柔性防护网异物侵限的光纤光栅监测装置
技术领域
本发明属于土木工程安全技术领域，涉及到光纤传感监测技术，具体涉及一种柔性防护网异物侵限的光纤光栅监测装置。
背景技术
我国是一个山地大国，伴随着高铁、高速公路等基础设施的蓬勃建设，山区危岩落石对铁路、公路沿线的交通安全威胁越来越严重，柔性防护网用于覆盖、拦截落石，可有效防止落石滚入到铁路轨道、高速公路中。防护网虽然安装应用在工程现场，但若有滚石翻过、冲破防护网，进而入侵到公路铁路上时，由于防护网本身没有监测预警功能，这些滚石就会对交通安全构成威胁，严重时可能导致列车脱轨。因此，对防护网实施有效的监测，实时监视防护网状态，及时报警，对交通安全非常重要。
申请号为“201210582370.1”的中国发明专利，公开了一种防护网监测系统，将光纤光栅位移传感器安装在防护网减压环上，当防护网受冲击变形时，传感器测量减压环的变形，传感器信号经过分析后便于报警。但该专利仅仅测量减压环的变形信息，不够全面，易遗漏落石冲击信息，如当落石翻过防护网顶部，进而冲入轨道时，减压环因受到的冲击很小而可能不产生变形。由此可见，现有的光纤光栅监测技术存在一定的缺陷，不利于进行准确全面的防护网安全监测预警。
发明内容
针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明提供了一种柔性防护网异物侵限的光纤光栅监测装置，可以根据两个光纤光栅的监测信息判断落石冲击状态，监测信息更加全面，能够进行准确全面的防护网安全监测预警。
为此，本发明采用了以下技术方案：
一种柔性防护网异物侵限的光纤光栅监测装置，包括防护网、光纤光栅复合传感器和扎带；所述防护网为被动拦截型的柔性防护网；所述光纤光栅复合传感器包括若干光纤光栅，用于测量防护网的受力及变形；所述扎带包括若干条，用于将光纤光栅复合传感器捆绑固定在防护网中心部位的缆绳上。
优选地，所述光纤光栅复合传感器为圆筒状结构，包括圆筒、第一光纤光栅、第二光纤光栅、质量块、胶黏剂；所述第一光纤光栅通过胶黏剂粘贴固定在所述圆筒左侧的内壁上；所述第二光纤光栅与第一光纤光栅位于同一根光纤上，第二光纤光栅的两端均通过胶黏剂粘贴固定在圆筒的右侧内壁上；第二光纤光栅穿过所述质量块，质量块位于第二光纤光栅两端的胶黏剂之间并固定在光纤上，第二光纤光栅位于两端胶黏剂之间的光纤呈拉伸状态。
优选地，所述光纤光栅复合传感器还包括通孔，所述通孔位于圆筒的中间部位，用于向圆筒内注入胶黏剂。
优选地，所述质量块设有中心通孔，用于供光纤穿过。
优选地，所述质量块的外径小于圆筒的内径。
优选地，所述光纤光栅复合传感器两侧的尾纤与其余光纤光栅复合传感器串接起来，用于分布式测量。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)第一光纤光栅可监测防护网受冲击时产生的变形，第二光纤光栅可监测防护网受冲击时产生的振动，监测信息更加全面，并可根据两个光纤光栅的监测信息判断落石冲击状态。
(2)结构简单，使用方便，通过光纤光栅复合传感器的串接能够实现分布式测量。
附图说明
图1是防护网在山体上的安装示意图。
图2是本发明所提供的一种柔性防护网异物侵限的光纤光栅监测装置的结构组成示意图。
图3是光纤光栅复合传感器的结构示意图。
附图标记说明：1、防护网；2、光纤光栅复合传感器；3、扎带；2-1、圆筒；2-2、通孔；2-3、第一光纤光栅；2-4、第二光纤光栅；2-5、质量块；2-6、胶黏剂。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的具体实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
如图1和图2所示，本发明公开了一种柔性防护网异物侵限的光纤光栅监测装置，包括防护网1、光纤光栅复合传感器2和扎带3；所述防护网1为被动拦截型的柔性防护网；所述光纤光栅复合传感器2包括若干光纤光栅，用于测量防护网1的受力及变形；所述扎带3包括若干条，用于将光纤光栅复合传感器2捆绑固定在防护网1中心部位的缆绳上。
具体地，如图3所示，所述光纤光栅复合传感器2为圆筒状结构，包括圆筒2-1、第一光纤光栅2-3、第二光纤光栅2-4、质量块2-5、胶黏剂2-6；所述第一光纤光栅2-3通过胶黏剂2-6粘贴固定在所述圆筒2-1左侧的内壁上；所述第二光纤光栅2-4与第一光纤光栅2-3位于同一根光纤上，第二光纤光栅2-4的两端均通过胶黏剂2-6粘贴固定在圆筒2-1的右侧内壁上；第二光纤光栅2-4穿过所述质量块2-5，质量块2-5位于第二光纤光栅2-4两端的胶黏剂之间并固定在光纤上，第二光纤光栅2-4位于两端胶黏剂之间的光纤呈拉伸状态。
具体地，所述光纤光栅复合传感器2还包括通孔2-2，所述通孔2-2位于圆筒2-1的中间部位，用于向圆筒2-1内注入胶黏剂2-6。
具体地，所述质量块2-5设有中心通孔，用于供光纤穿过。
具体地，所述质量块5的外径小于圆筒2-1的内径。
具体地，所述光纤光栅复合传感器2两侧的尾纤与其余光纤光栅复合传感器串接起来，用于分布式测量。
实施例
一种柔性防护网异物侵限的光纤光栅监测装置的制作过程如下：
首先，将刻写有两个光纤光栅的光纤穿过圆筒2-1，使第一光纤光栅2-3位于圆筒2-1左半部分的中间位置，均匀涂抹胶黏剂2-6于第一光纤光栅2-3上，使光纤光栅2-3沿圆筒2-1轴向粘贴在底部，并等胶黏剂2-6凝固。
其次，使第二光纤光栅2-4左侧的光纤位于圆筒2-1轴心位置，然后向通孔2-2注入胶黏剂2-6，使第二光纤光栅2-4左侧的光纤固定后，第二光纤光栅2-4右侧的光纤穿入质量块2-5，质量块2-5位于圆筒2-1右侧部分的中间处，并在质量块2-5轴心通孔内涂胶使光纤固定，然后拉伸第二光纤光栅2-4右侧的光纤并采用胶黏剂2-6固定，完成光纤光栅复合传感器2的制作。
最后，将制作完成后的光纤光栅复合传感器2与防护网1的中心部位的缆绳轴向平行并在一起，并采用多个扎带3缠绕固定牢固。
光纤光栅复合传感器2两侧的尾纤可与其他光纤光栅复合传感器串接复用，实现分布式测量。
当有落石冲击防护网1时，其中心区域的变形最为明显，圆筒2-1随着防护网缆绳一起弯曲变形，第一光纤光栅2-3感知变形应变，引起中心波长的漂移，漂移量的大小可以反映弯曲变形的强烈程度；同时，冲击时防护网1产生振动，第二光纤光栅2-4上面固定的质量块2-5在圆筒2-1右侧的空腔内往复摆动，带动第二光纤光栅2-4变形，引起第二光纤光栅2-4中心波长的漂移，漂移量的大小可以反映冲击振动的强烈程度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则范围之内所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种柔性防护网异物侵限的光纤光栅监测装置，包括防护网(1)、光纤光栅复合传感器(2)和扎带(3)，其特征在于：所述防护网(1)为被动拦截型的柔性防护网；所述光纤光栅复合传感器(2)包括若干光纤光栅，用于测量防护网(1)的受力及变形；所述扎带(3)包括若干条，用于将光纤光栅复合传感器(2)捆绑固定在防护网(1)中心部位的缆绳上；
所述光纤光栅复合传感器(2)为圆筒状结构，包括圆筒(2-1)、第一光纤光栅(2-3)、第二光纤光栅(2-4)、质量块(2-5)、胶黏剂(2-6)；所述第一光纤光栅(2-3)通过胶黏剂(2-6)粘贴固定在所述圆筒(2-1)左侧的内壁上；所述第二光纤光栅(2-4)与第一光纤光栅(2-3)位于同一根光纤上，第二光纤光栅(2-4)的两端均通过胶黏剂(2-6)粘贴固定在圆筒(2-1)的右侧内壁上；第二光纤光栅(2-4)穿过所述质量块(2-5)，质量块(2-5)位于第二光纤光栅(2-4)两端的胶黏剂之间并固定在光纤上，第二光纤光栅(2-4)位于两端胶黏剂之间的光纤呈拉伸状态。
2.根据权利要求1所述的一种柔性防护网异物侵限的光纤光栅监测装置，其特征在于：所述光纤光栅复合传感器(2)还包括通孔(2-2)，所述通孔(2-2)位于圆筒(2-1)的中间部位，用于向圆筒(2-1)内注入胶黏剂(2-6)。
3.根据权利要求1所述的一种柔性防护网异物侵限的光纤光栅监测装置，其特征在于：所述质量块(2-5)设有中心通孔，用于供光纤穿过。
4.根据权利要求3所述的一种柔性防护网异物侵限的光纤光栅监测装置，其特征在于：所述质量块(2-5)的外径小于圆筒(2-1)的内径。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的一种柔性防护网异物侵限的光纤光栅监测装置，其特征在于：所述光纤光栅复合传感器(2)两侧的尾纤与其余光纤光栅复合传感器串接起来，用于分布式测量。
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