CN109557103A - 一种桥梁结构健康状况检测系统 - Google Patents

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CN109557103A CN201910083853.9A CN201910083853A CN109557103A CN 109557103 A CN109557103 A CN 109557103A CN 201910083853 A CN201910083853 A CN 201910083853A CN 109557103 A CN109557103 A CN 109557103A
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王强
牛家丛
聂志虎
王超
王大顺
马杰
刘东升
葛建钰
戴国庆
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Nanjing Ruitong Engineering Technology Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种桥梁结构健康状况检测系统，包括：钢筋混凝土，光源、光纤耦合器、光纤环形器、光纤光栅传感器、滤波器、光电探测器、放大器、A/D转换器、数据采集器、计算机；光源发射的光经过光纤耦合器和光纤环形器后，传输到光纤光栅传感器，当桥梁结构信息发生变化时，光纤光栅传感器中光栅的栅距将发生改变，从而导致在光纤光栅传感器内传输的波长信息变化，波长信息经过滤波器、光电探测器、放大器、A/D转换器、数据采集器处理后，最后通过计算机将结果进行显示，并对处理后的数据进行保存和管理；本发明的有益效果是：对桥梁结构的健康检测更准确、方便、高效，提高了工作效率和管理效率。

Description

一种桥梁结构健康状况检测系统
技术领域
本发明涉及桥梁检测领域，尤其涉及桥梁结构健康状况检测系统。
背景技术
我国经济更加飞速发展，国家对基础设施的投入增多，在土木工程的建设上取得了非凡的成就。然而，因环境的侵蚀、材料的老化、建筑材料的疲劳效应、突变效应的影响，桥梁在运营时期难免地出现损伤、承载能力下降等问题，遇到特殊路况时较易出现重大的事故。对桥梁建筑进行实时的健康监测并及时发现其损伤情况、运营状况等，对有可能出现的问题做出提前判断，不仅可以提高桥梁的安全性等问题，还能降低桥梁的运行和维护费用。传统的有线检测技术，需要布置大量的电缆，成本高、难度大、检测周期长、维修困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种稳定性好、灵敏度高、实时检测的桥梁结构健康状况检测系统。
本发明提供的技术方案是：一种桥梁结构健康状况检测系统，包括：钢筋混凝土，光源、光纤耦合器、光纤环形器、光纤光栅传感器、滤波器、光电探测器、放大器、A/D转换器、数据采集器、计算机；光源发射的光经过光纤耦合器和光纤环形器后，传输到光纤光栅传感器，光纤光栅传感器预埋在钢筋混凝土中，当桥梁结构信息发生变化时，这种变化作用到光纤光栅传感器上，光纤光栅传感器中光栅的栅距将发生改变，从而导致在光纤光栅传感器内传输的波长信息变化，在光栅的反射作用下，光波返回到光纤环形器，再由光纤环形器传输到滤波器中，滤波器筛选出特定波长的光强，光强信息便携带了桥梁结构的变化信息，光电探测器获取到经滤波器传输过来的光强信息后，将光强信号转变成电信号，放大器讲电信号进行放大处理后传输到A/D转换器，A/D转换器将放大的电信号转换成数字信号，数据采集器对数字信号进行处理和保存，计算机通过软件对数据进行分析处理，并对结果进行实时显示，根据显示的信息可对桥梁结构的健康状况进行综合评估。
优选的，所述的光源选用ASE光源，具有稳定性好、宽光谱、输出功率高、寿命长特点；
优选的，所述的光纤耦合器选用四光纤耦合器，具有结构小巧、插入损耗低、均匀性好、环境稳定性好、偏振相关损耗低等特点；
优选的，所述的光纤环形器选用三端口光纤环形器，从第一个端口进入的光仅能从第二个端口射出，从第二个端口进入的光仅能从第三个端口射出；
优选的，所述的滤波器选用FFP-TF2型滤波器，具有容量大、价格低廉、高分辨率的精细光谱分析、热稳定性好、抗冲击和振动及多波段均可调谐等特点；
优选的，所述的光电探测器选用雪崩光电二级管探测器，具有体积小、可靠性高、响应速度快等特点；
优选的，所述的放大器选用一种高输入阻抗运算放大器，不仅提高了信号的信噪比还对解调系统的灵敏度和精度都有了改善；
本发明的有益效果是：应用先进的光电技术、计算机网络技术，使检测更加方便、高效；采用光纤光栅传感器代替传统电类及机械类传感器件，检测更准确、适用环境更广、使用寿命更长；智能化实时检测，提高了工作效率和管理效率。
附图说明
图1为：系统结构示意图
图中：钢筋混凝土1，光源2、光纤耦合器3、光纤环形器4、光纤光栅传感器一5、光纤光栅传感器二6、光纤光栅传感器三7、滤波器8、光电探测器9、放大器10、A/D转换器11、数据采集器12、计算机13。
具体实施方式
下面结合附图与具体实例对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
一种桥梁结构健康状况检测系统，包括：钢筋混凝土1，光源2、光纤耦合器3、光纤环形器4、光纤光栅传感器一5、光纤光栅传感器二6、光纤光栅传感器三7、滤波器8、光电探测器9、放大器10、A/D转换器11、数据采集器12、计算机13；光源2发射的光经过光纤耦合器3和光纤环形器4后，传输到光纤光栅传感器一5、光纤光栅传感器二6、光纤光栅传感器三7，光纤光栅传感器一5、光纤光栅传感器二6、光纤光栅传感器三7预埋在钢筋混凝土1中，当桥梁结构信息发生变化时，这种变化作用到光纤光栅传感器一5、光纤光栅传感器二6、光纤光栅传感器三7上，光纤光栅传感器一5、光纤光栅传感器二6、光纤光栅传感器三7中光栅的栅距将发生改变，从而导致在光纤光栅传感器一5、光纤光栅传感器二6、光纤光栅传感器三7内传输的波长信息变化，在光栅的反射作用下，光波返回到光纤环形器4，再由光纤环形器4传输到滤波器8中，滤波器8筛选出特定波长的光强，光强信息便携带了桥梁结构的变化信息，光电探测器9获取到经滤波器8传输过来的光强信息后，将光强信号转变成电信号，放大器10讲电信号进行放大处理后传输到A/D转换器11，A/D转换器11将放大的电信号转换成数字信号，数据采集器12对数字信号进行处理和保存，计算机13通过对数据进行分析处理，并对结果进行实时显示，根据显示的信息可对桥梁结构的健康状况进行综合评估。
优选的，所述的光源2选用ASE光源，具有稳定性好、宽光谱、输出功率高、寿命长特点；
优选的，所述的光纤耦合器3选用四光纤耦合器，具有结构小巧、插入损耗低、均匀性好、环境稳定性好、偏振相关损耗低等特点；
优选的，所述的光纤环形器4选用三端口光纤环形器，从第一个端口进入的光仅能从第二个端口射出，从第二个端口进入的光仅能从第三个端口射出；
优选的，所述的滤波器8选用FFP-TF2型滤波器，具有容量大、价格低廉、高分辨率的精细光谱分析、热稳定性好、抗冲击和振动及多波段均可调谐等特点；
优选的，所述的光电探测器9选用雪崩光电二级管探测器，具有体积小、可靠性高、响应速度快等特点；
优选的，所述的放大器10选用一种高输入阻抗运算放大器，不仅提高了信号的信噪比还对解调系统的灵敏度和精度都有了改善；
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (7)

1.一种桥梁结构健康状况检测系统，包括：钢筋混凝土，光源、光纤耦合器、光纤环形器、光纤光栅传感器、滤波器、光电探测器、放大器、A/D转换器、数据采集器、计算机；其特征是，光源发射的光经过光纤耦合器和光纤环形器后，传输到光纤光栅传感器，光纤光栅传感器预埋在钢筋混凝土中，当桥梁结构信息发生变化时，这种变化作用到光纤光栅传感器上，光纤光栅传感器中光栅的栅距将发生改变，从而导致在光纤光栅传感器内传输的波长信息变化，在光栅的反射作用下，光波返回到光纤环形器，再由光纤环形器传输到滤波器中，滤波器筛选出特定波长的光强，光强信息便携带了桥梁结构的变化信息，光电探测器获取到经滤波器传输过来的光强信息后，将光强信号转变成电信号，放大器讲电信号进行放大处理后传输到A/D转换器，A/D转换器将放大的电信号转换成数字信号，数据采集器对数字信号进行处理和保存，计算机通过软件对数据进行分析处理，并对结果进行实时显示，根据显示的信息可对桥梁结构的健康状况进行综合评估。
2.根据权利要求1所述的一种桥梁结构健康状况检测系统，其特征是，所述的光源选用ASE光源，具有稳定性好、宽光谱、输出功率高、寿命长特点。
3.根据权利要求1所述的一种桥梁结构健康状况检测系统，其特征是，所述的光纤耦合器选用四光纤耦合器，具有结构小巧、插入损耗低、均匀性好、环境稳定性好、偏振相关损耗低等特点。
4.根据权利要求1所述的一种桥梁结构健康状况检测系统，其特征是，所述的光纤环形器选用三端口光纤环形器，从第一个端口进入的光仅能从第二个端口射出，从第二个端口进入的光仅能从第三个端口射出。
5.根据权利要求1所述的一种桥梁结构健康状况检测系统，其特征是，所述的滤波器选用FFP-TF2型滤波器，具有容量大、价格低廉、高分辨率的精细光谱分析、热稳定性好、抗冲击和振动及多波段均可调谐等特点。
6.根据权利要求1所述的一种桥梁结构健康状况检测系统，其特征是，所述的光电探测器选用雪崩光电二级管探测器，具有体积小、可靠性高、响应速度快等特点。
7.根据权利要求1所述的一种桥梁结构健康状况检测系统，其特征是，所述的放大器选用一种高输入阻抗运算放大器，不仅提高了信号的信噪比还对解调系统的灵敏度和精度都有了改善。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111795922A (zh) * 2020-08-13 2020-10-20 南京智行信息科技有限公司 一种用于钢筋混凝土结构腐蚀检测的新型光纤传感器

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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