CN207703261U - 一种大体积混凝土的分布动态监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种大体积混凝土的分布动态监测装置，包括数据采集和计算机构和实时传感机构，所述数据采集和计算机构包括依次顺序连接的激光源、环形器、波长解调模块和计算机；所述实时传感机构由分布于构件中的多个分布光纤传感器组成，所述分布光纤传感器包括多模裸光纤，刻在多模裸光纤上的多个多模裸光纤光栅，以及包覆于多模裸光纤外部的封装涂层组成；所述多模裸光纤光栅与环形器连接。本实用新型可用于大体积混凝土浇注施工过程各层各点的温度和应力值的分布动态监测，也可用于大体积混凝土运行期结构健康过程中对混凝土浇筑内部温度和应力的分布式监测，能动态地真实反映混凝土浇筑内部温度、特别是应力的数值。
Description
技术领域
本实用新型公开了一种分布动态监测装置，具体涉及一种大体积混凝土的分布动态监测装置。
背景技术
混凝土结构在建设和使用过程中出现不同程度、不同形式的裂缝，这是一个相当普遍的现象。大体积混凝土结构出现裂缝更普遍。在全国调查的高层建筑地下结构中，底板出现裂缝的现象占调查总数的20％左右，地下室的外墙混凝土出现裂缝的现象占调查总数的80％左右。所以，混凝土结构的裂缝是建筑工程长期困扰的一个技术难题，一直未能很好地解决。国内外工程技术界多年工程实践和试验认定，混凝土结构物的裂缝原因，属于由变形变化（温度、湿度、地基变形）引起的约占80％以上，属于荷载引起的约占20％左右。在大体积混凝土工程施工中，由于水泥水化热引起混凝土浇筑内部温度和温度应力剧烈变化，从而导致混凝土发生裂缝。因此，在施工中控制混凝土浇筑块体因水化热引起的温升、混凝土浇筑块体的内外温差及降温速度，控制载荷，防止混凝土出现有害的温度裂缝（包括混凝土收缩）和超载荷裂纹是其施工技术的关键问题。因此在施工过程中对混凝土浇筑内部温度和应力的分布式监测是非常必须的。
长期以来，由于所铺设的分布传感器在施工过程的冲击、振动、压力、浸水等工况，使分布传感器成活率极低，为了提高分布传感器成活率加以外金属套管，因其不是同质同构材料，不能真实反映混凝土浇筑内部温度特别是应力的数值，加之分布传感器成本特别是封装材料问题，至今未有在施工过程中进行动态准确监测的实用装置。
实用新型内容
本实用新型是为了克服现有技术中存在的缺点而提出的，其目的是提供一种大体积混凝土的分布动态监测装置。
本实用新型的技术方案是：
一种大体积混凝土的分布动态监测装置，包括数据采集和计算机构和实时传感机构，所述数据采集和计算机构包括依次顺序连接的激光源、环形器、波长解调模块和计算机；所述实时传感机构由分布于构件中的多个分布光纤传感器组成，所述分布光纤传感器包括多模裸光纤，刻在多模裸光纤上的多个多模裸光纤光栅，以及包覆于多模裸光纤外部的封装涂层组成；所述多模裸光纤光栅与环形器连接。
所述分布光纤传感器水平布放在已覆设的构件层的平面上，或者垂直布放在构件空洞中。
所述多模裸光纤的纤芯直径为50μm ~62.5μm。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型提供了一种大体积混凝土的分布动态监测装置，可用于大体积混凝土浇注施工过程各层各点的温度和应力值的分布动态监测，也可用于大体积混凝土运行期结构健康过程中对混凝土浇筑内部温度和应力的分布式监测，传感表面积大，增加了分布传感器的传感灵敏度，提高了分布传感器成活率，能动态地真实反映混凝土浇筑内部温度、特别是应力的数值。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
其中：
1 数据采集和计算机构 2 实时传感机构
3 激光源 4 环形器
5 波长解调模块 6 计算机
7 分布光纤传感器 8 多模裸光纤
9 多模裸光纤光栅 10 封装涂层。
具体实施方式
下面结合说明书附图及实施例对本实用新型一种大体积混凝土的分布动态监测装置进行详细说明：
如图1所示，一种大体积混凝土的分布动态监测装置，包括数据采集和计算机构1和实时传感机构2，所述数据采集和计算机构1包括依次顺序连接的激光源3、环形器4、波长解调模块5和计算机6；所述实时传感机构2由分布于构件中的多个分布光纤传感器7组成，所述分布光纤传感器7包括多模裸光纤8，刻在多模裸光纤8上的多个多模裸光纤光栅9，以及包覆于多模裸光纤8外部的封装涂层10组成；所述多模裸光纤光栅9与环形器4连接。
所述分布光纤传感器7水平布放在已覆设的构件层的平面上，或者垂直布放在构件空洞中。
所述多模裸光纤8的纤芯直径为50μm ~62.5μm。采用多模裸光纤的原因是其纤芯直径为50~62.5μm，比纤芯直径为8.3μm单模光纤不仅强度大大提高，而且由于传感表面积大，也增加了分布传感器的传感灵敏度，提高了成活率。
所述封装涂层10的制作方法是：
（1）封装材料制作
将大体积混凝土构件的胶凝材料研磨400目，将去掉包层的多模裸光纤粉碎并研磨至800目，将上述两者混合且均化，得到封装材料。
（2）封装涂层10的制作
将封装材料和水按比例混合均匀后，放置于半圆长槽中；将有刻有多模裸光纤光栅9的多模裸光纤8浸入到半圆长槽中，在多模裸光纤8上形成封装涂层10，该涂层与大体积混凝土构件同质同构，因此能真实反映混凝土浇筑内部温度、应力的数值。
将具有同质同构封装涂层的多个分布光纤传感器7组成的实时传感机构2水平布放在已覆设的构件层的平面上，进行浇筑，启动系统，发射激光，各个光栅依据所在点的应力变化反射不同的波长的数值，测量数据通过环形器进入波长解调器再进入计算机，计算机解此二元函数（温度、应力）数值，得出实时测量平面各层各点的温度和应力值。
也可将实时传感机构2垂直布放在构件空洞中，进行浇筑，启动系统，发射激光，各个光栅依据所在点的应力变化反射不同的波长的数值，测量数据通过环形器进入波长解调器再进入计算机，计算机解此二元函数（温度、应力）数值，得出实时测量垂直各层各点的温度和应力值。
本实用新型提供了一种大体积混凝土的分布动态监测装置，可用于大体积混凝土浇注施工过程各层各点的温度和应力值的分布动态监测，也可用于大体积混凝土运行期结构健康过程中对混凝土浇筑内部温度和应力的分布式监测，传感表面积大，增加了分布传感器的传感灵敏度，提高了分布传感器成活率，能动态地真实反映混凝土浇筑内部温度、特别是应力的数值。
Claims (3)
1.一种大体积混凝土的分布动态监测装置，其特征在于：包括数据采集和计算机构（1）和实时传感机构（2），所述数据采集和计算机构（1）包括依次顺序连接的激光源（3）、环形器（4）、波长解调模块（5）和计算机（6）；所述实时传感机构（2）由分布于构件中的多个分布光纤传感器（7）组成，所述分布光纤传感器（7）包括多模裸光纤（8），刻在多模裸光纤（8）上的多个多模裸光纤光栅（9），以及包覆于多模裸光纤（8）外部的封装涂层（10）组成；所述多模裸光纤光栅（9）与环形器（4）连接。
2.根据权利要求1所述的一种大体积混凝土的分布动态监测装置，其特征在于：所述分布光纤传感器（7）水平布放在已覆设的构件层的平面上，或者垂直布放在构件空洞中。
3.根据权利要求1所述的一种大体积混凝土的分布动态监测装置，其特征在于：所述多模裸光纤（8）的纤芯直径为50μm ~62.5μm。
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| CN201820031928.XU CN207703261U (zh) | 2018-01-09 | 2018-01-09 | 一种大体积混凝土的分布动态监测装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN207703261U true CN207703261U (zh) | 2018-08-07 |
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ID=63033955
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110095201A (zh) * | 2019-04-10 | 2019-08-06 | 三峡大学 | 实时监测混凝土坝空间温度分布的分布式光纤测温系统及其方法 |
| CN111256867A (zh) * | 2018-11-30 | 2020-06-09 | 中国建筑第八工程局有限公司 | 大体积防辐射混凝土测温装置及其匹配养护装置和方法 |
| CN115950461A (zh) * | 2022-11-30 | 2023-04-11 | 无锡布里渊电子科技有限公司 | 基于光纤传感技术建筑安全监测系统及其监测方法 |
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