用于監(jiān)測混凝土中鋼筋腐蝕的光纖傳感遙測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種用于監(jiān)測混凝土中鋼筋腐蝕的光纖傳感遙測系統(tǒng)：多個(gè)鋼筋腐蝕光纖傳感器；鋼筋腐蝕光纖傳感器依次連接前端光纖轉(zhuǎn)接盒、多芯光纜、后端光纖轉(zhuǎn)接盒內(nèi)的光纖耦合接頭組，后端光纖轉(zhuǎn)接盒的光纖耦合接頭組連接光纖串聯(lián)器或光纖并聯(lián)器，光纖串聯(lián)器或光纖并聯(lián)器通過光纖測試連接線連接光纖監(jiān)測儀器；不破壞結(jié)構(gòu)整體性，實(shí)現(xiàn)鋼筋腐蝕的在線定時(shí)遠(yuǎn)程精確監(jiān)測，抗干擾強(qiáng)、精確高，操作方式簡便，可方便快捷地現(xiàn)場安裝、連接、保護(hù)、并聯(lián)或串聯(lián)、信號采集、信號轉(zhuǎn)換以及信號傳輸?shù)?，并?lián)器或串聯(lián)器可減少光纖監(jiān)測儀的通道數(shù)，降低成本，監(jiān)測不受外界因素影響，節(jié)省人力物力，鋼筋腐蝕監(jiān)測的效率高和在時(shí)間上的連續(xù)性?？纱蠓秶伎兀阌谌?、大范圍地管理自動(dòng)化。
【專利說明】用于監(jiān)測混凝土中鋼筋腐蝕的光纖傳感遙測系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及無線遙測系統(tǒng)和光纖傳感系統(tǒng)，特別是一種用于監(jiān)測混凝土中鋼筋腐蝕的光纖傳感遙測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國交通運(yùn)輸建設(shè)事業(yè)的蓬勃發(fā)展，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)得到了廣泛應(yīng)用。然而，交通運(yùn)輸領(lǐng)域的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)往往處于嚴(yán)酷的腐蝕環(huán)境中(如海洋、鹽堿地、融雪鹽環(huán)境等)，難免遭受腐蝕破壞，嚴(yán)重影響整體結(jié)構(gòu)的耐久性和安全性。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的常見影響因素包括鋼筋腐蝕、凍融循環(huán)、混凝土碳化等，其中鋼筋腐蝕是影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的首要原因。為了延長結(jié)構(gòu)的使用壽命，并及早發(fā)現(xiàn)和應(yīng)對鋼筋腐蝕從而降低維修費(fèi)用，需對混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋腐蝕進(jìn)行定時(shí)監(jiān)測。傳統(tǒng)監(jiān)測方法大多采用人工定時(shí)采集數(shù)據(jù)，易受外部條件(如碼頭結(jié)構(gòu)、天氣狀況等)和人為因素的影響，且檢測工作量大，耗費(fèi)人力物力。而且，由于人工監(jiān)測的限制，將導(dǎo)致腐蝕監(jiān)測在時(shí)間上的不連續(xù)性，可能帶來不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)腐蝕破壞的問題，致使腐蝕破壞加劇。
[0003]與傳統(tǒng)監(jiān)測方法相比，鋼筋腐蝕光纖傳感器具有抗干擾強(qiáng)、體積小、精度高，而且可實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測。然而，現(xiàn)有的鋼筋腐蝕光纖監(jiān)測技術(shù)，如中國發(fā)明專利101008620A公開的鋼筋混凝土構(gòu)件中鋼筋腐蝕的檢測方法、中國發(fā)明專利102928580A公開的混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋銹蝕監(jiān)測裝置及方法等，大多側(cè)重于研究光纖傳感器，對如何在實(shí)體工程中高效、系統(tǒng)、有效使用光纖傳感器研究甚少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是為了解決上述問題，設(shè)計(jì)了一種用于監(jiān)測混凝土中鋼筋腐蝕的光纖傳感遙測系統(tǒng)。
[0005]本實(shí)用新型的具體內(nèi)容:
[0006]一種用于監(jiān)測混凝土中鋼筋腐蝕的光纖傳感遙測系統(tǒng)，其特征在于:多個(gè)鋼筋腐蝕光纖傳感器；鋼筋腐蝕光纖傳感器通過光纖連接前端光纖轉(zhuǎn)接盒，前端光纖轉(zhuǎn)接盒通過多芯光纜連接后端光纖轉(zhuǎn)接盒內(nèi)的光纖耦合接頭組，后端光纖轉(zhuǎn)接盒的光纖耦合接頭組連接光纖串聯(lián)器或光纖并聯(lián)器，光纖串聯(lián)器或光纖并聯(lián)器通過光纖測試連接線連接光纖監(jiān)測儀器；光纖監(jiān)測儀器內(nèi)有無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、光源模塊、解調(diào)模塊；光纖監(jiān)測儀器通過天線及無線網(wǎng)絡(luò)連接監(jiān)控計(jì)算機(jī)。
[0007]前端光纖轉(zhuǎn)接盒置于保護(hù)盒內(nèi)，后端光纖轉(zhuǎn)接盒、光纖串聯(lián)器或光纖并聯(lián)器和光纖監(jiān)測儀器置于防水防鹽霧儀器箱內(nèi)。
[0008]本實(shí)用新型具有的有益效果如下:
[0009]本實(shí)用新型技術(shù)方案制作的用于監(jiān)測混凝土中鋼筋腐蝕的光纖傳感遙測系統(tǒng)，可在不破壞結(jié)構(gòu)整體性的條件下，實(shí)現(xiàn)鋼筋腐蝕的在線定時(shí)遠(yuǎn)程精確監(jiān)測，具有抗干擾強(qiáng)、精確高等優(yōu)點(diǎn)，整個(gè)系統(tǒng)操作方式簡便，可方便快捷地實(shí)現(xiàn)光纖傳感系統(tǒng)的現(xiàn)場安裝、連接、保護(hù)、并聯(lián)或串聯(lián)、信號采集、信號轉(zhuǎn)換以及信號傳輸?shù)?，?yīng)用并聯(lián)器或串聯(lián)器可減少光纖監(jiān)測儀的通道數(shù)，降低系統(tǒng)成本，而且監(jiān)測過程不易受外界因素影響，大大節(jié)省了人力物力，提高了鋼筋腐蝕監(jiān)測的效率和效果以及在時(shí)間上的連續(xù)性。此外，還配有專用軟件、并可大范圍布控，便于全程、大范圍地管理自動(dòng)化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本實(shí)用新型所述用于監(jiān)測混凝土中鋼筋腐蝕的光纖傳感遙測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖中:1_鋼筋腐蝕光纖傳感器；2_傳感器連接光纖；3_前端光纖轉(zhuǎn)接盒I或前端光纖轉(zhuǎn)接盒2 ；4-保護(hù)盒；5_多芯光纜；6_后端光纖轉(zhuǎn)接盒3 ；7-光纖耦合接頭組；8_光纖串聯(lián)器或光纖并聯(lián)器；9_光纖監(jiān)測儀器；10-光纖測試連接線；11-無線數(shù)據(jù)傳輸模塊；12-光源模塊；13-解調(diào)模塊；14_防水防鹽霧儀器箱；15_天線；16-無線網(wǎng)絡(luò)；17-監(jiān)控計(jì)算機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0012]如圖所示的一種用于監(jiān)測混凝土中鋼筋腐蝕的光纖傳感遙測系統(tǒng):多個(gè)鋼筋腐蝕光纖傳感器；鋼筋腐蝕光纖傳感器通過光纖連接前端光纖轉(zhuǎn)接盒，前端光纖轉(zhuǎn)接盒通過多芯光纜連接后端光纖轉(zhuǎn)接盒內(nèi)的光纖耦合接頭組，后端光纖轉(zhuǎn)接盒的光纖耦合接頭組連接光纖串聯(lián)器或光纖并聯(lián)器，光纖串聯(lián)器或光纖并聯(lián)器通過光纖測試連接線連接光纖監(jiān)測儀器；光纖監(jiān)測儀器內(nèi)有無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、光源模塊、解調(diào)模塊；光纖監(jiān)測儀器通過天線及無線網(wǎng)絡(luò)連接監(jiān)控計(jì)算機(jī)。
[0013]前端光纖轉(zhuǎn)接盒置于保護(hù)盒內(nèi)，后端光纖轉(zhuǎn)接盒、光纖串聯(lián)器或光纖并聯(lián)器和光纖監(jiān)測儀器置于防水防鹽霧儀器箱內(nèi)。
[0014](I)鋼筋腐蝕光纖傳感器；(2)傳感器連接光纖；(3)前端光纖轉(zhuǎn)接盒I或前端光纖轉(zhuǎn)接盒2 ； (4)保護(hù)盒；(5)多芯光纜；(6)后端光纖轉(zhuǎn)接盒3 ； (7)光纖耦合接頭組；(8)光纖串聯(lián)器或光纖并聯(lián)器；(9)光纖監(jiān)測儀器；(10)光纖測試連接線；(11)無線數(shù)據(jù)傳輸模塊；(12)光源模塊；(13)解調(diào)模塊；(14)防水防鹽霧儀器箱；(15)天線；(16)無線網(wǎng)絡(luò)；
(17)監(jiān)控計(jì)算機(jī)。
[0015]鋼筋腐蝕光纖傳感器是一種基于光纖光柵傳感原理的鋼筋腐蝕監(jiān)測傳感器，從其兩側(cè)引出兩條連接光纖，連接光纖根據(jù)需要可配耦合接頭。整套系統(tǒng)可配多個(gè)鋼筋腐蝕光纖傳感器，所接數(shù)量與光纖監(jiān)測儀器的功能有關(guān)。單個(gè)通道的光纖監(jiān)測儀器可配15?20個(gè)左右的傳感器，要增加傳感器數(shù)量需增加光纖監(jiān)測儀器的通道數(shù)。
[0016]光纖連接的方式有熔接和耦合連接兩種。耦合連接又分為兩種模式。第一種模式，直接通過耦合接頭對相連。耦合接頭對有兩部分，分別為凸形接頭(下稱“耦合接頭A”)和凹形接頭(下稱“耦合接頭B”)，兩部分對插即可耦合連接。第二種模式，將兩個(gè)耦合接頭A對插入法蘭中，從而實(shí)現(xiàn)兩部分的耦合連接。
[0017]前端光纖轉(zhuǎn)接盒I通過熔接模式實(shí)現(xiàn)多個(gè)傳感器連接光纖與多芯光纜的連接。
[0018]前端光纖轉(zhuǎn)接盒2配有多個(gè)耦合法蘭，固定于面板上。將多芯光纜和傳感器連接線的耦合接頭A對插入耦合法蘭即可實(shí)現(xiàn)兩者之間的耦合連接。多芯光纜和傳感器連接線所配的耦合接頭A，在現(xiàn)場施工前，已安裝完畢。
[0019]保護(hù)盒由金屬或高強(qiáng)塑料做成，套裝在前端光纖轉(zhuǎn)接盒I之外，用于保護(hù)埋設(shè)于混凝土中的前端光纖轉(zhuǎn)接盒I或前端光纖轉(zhuǎn)接盒2。
[0020]后端光纖轉(zhuǎn)接盒3內(nèi)含有多條單芯光纖，都配有耦合接頭B，并固定在面板上，形成耦合接頭組。后端光纖轉(zhuǎn)接盒3通過耦合接頭組，實(shí)現(xiàn)盒內(nèi)單芯光纖與光纖測試連接線(配耦合接頭A)、光纖串聯(lián)器或光纖并聯(lián)器的連接。后端光纖轉(zhuǎn)接盒3通過熔接，實(shí)現(xiàn)多芯光纜與盒內(nèi)單芯光纖的連接。
[0021]多芯光纜是一種在電信領(lǐng)域常用的光纜，主要由纜芯、加強(qiáng)鋼絲、填充物和護(hù)套等幾部分組成。
[0022]光纖串聯(lián)器有多個(gè)耦合接頭A和一個(gè)耦合接頭B，并配有光纖串聯(lián)線路。多個(gè)耦合接頭A與光纖轉(zhuǎn)接盒上的耦合頭組對接，實(shí)現(xiàn)多個(gè)傳感器的串聯(lián)；耦合接頭B與光纖測試連接線連接，實(shí)現(xiàn)與光纖測試儀器的對接。
[0023]光纖并聯(lián)器有多個(gè)耦合接頭A和一個(gè)耦合接頭B，且配有光纖并聯(lián)線路。多個(gè)耦合接頭A與光纖轉(zhuǎn)接盒上的耦合頭組對接，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)傳感器的并聯(lián)；而耦合接頭B則與光纖測試連接線連接，實(shí)現(xiàn)與光纖測試儀器的對接。
[0024]光纖監(jiān)測儀器帶有光源模塊、解調(diào)模塊、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊和天線，可為傳感器提供光源信號，并采集傳感器反射回的響應(yīng)信號，而且可通過無線網(wǎng)絡(luò)將采集信號傳輸至監(jiān)控計(jì)算機(jī)。
[0025]防水防鹽霧儀器箱用于存放光纖測試儀器，可避免儀器受腐蝕環(huán)境或外力沖擊破壞，延長儀器的使用壽命。
[0026]無線網(wǎng)絡(luò)可用GPRS、CDMA或3G網(wǎng)絡(luò)等覆蓋范圍較廣的網(wǎng)絡(luò)。
[0027]監(jiān)測計(jì)算機(jī)配有光纖監(jiān)測儀器專用軟件，可控制數(shù)據(jù)的采集和定時(shí)發(fā)送，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和評估。一套系統(tǒng)可由多臺裝有控制評估軟件的監(jiān)測計(jì)算機(jī)控制，方便用戶在不同地點(diǎn)或不同計(jì)算機(jī)上使用。系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)通過以下步驟:
[0028](I)將多個(gè)鋼筋腐蝕光纖傳感器固定于指定位置的結(jié)構(gòu)鋼筋上，然后沿指定路線敷設(shè)傳感器連接光纖，敷設(shè)時(shí)連接光纖采用PVC管進(jìn)行保護(hù)。
[0029](2)將傳感器的連接光纖通過前端光纖轉(zhuǎn)接盒I或前端光纖轉(zhuǎn)接盒2與多芯光纜對接。對接的方式有熔接和耦合對接兩種，可根據(jù)現(xiàn)場工況和施工允許時(shí)間確定。一般而言，現(xiàn)場工況較好且施工允許時(shí)間充裕時(shí)，采用前端光纖轉(zhuǎn)接盒1，通過熔接的方式實(shí)現(xiàn)多個(gè)鋼筋腐蝕傳感器與多芯光纜的連接。當(dāng)現(xiàn)場工況較差或施工允許時(shí)間不足時(shí)，采用前端光纖轉(zhuǎn)接盒2，通過耦合連接的方式實(shí)現(xiàn)多個(gè)鋼筋腐蝕傳感器與多芯光纜的連接。
[0030](3)將前端光纖轉(zhuǎn)接盒安裝在保護(hù)盒內(nèi)，并將保護(hù)盒固定于在結(jié)構(gòu)鋼筋上。
[0031](4)將多芯光纜按指定路線敷設(shè)，引至防水防鹽霧儀器箱安裝位置處。敷設(shè)過程中采用扎帶或鋼絲將多芯光纜綁扎固定在結(jié)構(gòu)鋼筋上。
[0032](5)通過后端光纖轉(zhuǎn)接盒3和光纖測試連接線將多芯光纜與光纖監(jiān)測儀器連接。具體來說，首先將多芯光纜與后端光纖轉(zhuǎn)接盒3內(nèi)的光纖熔接，然后將后端光纖轉(zhuǎn)接盒3上的耦合接頭組與光纖測試連接線連接。后端光纖轉(zhuǎn)接盒3耦合接頭組與光纖測試連接線的連接有三種形式。第一種，直接將光纖測試連接線上的耦合接頭A與光纖轉(zhuǎn)接盒上的耦合接頭B分別對插連接。第二種，將光纖串聯(lián)器與后端光纖轉(zhuǎn)接盒3的耦合接頭組連接，使鋼筋腐蝕光纖傳感器串聯(lián)，然后再將光纖測試連接線與光纖串聯(lián)器耦合連接。第三種的連接形式與第二種類似，不同之處在于將光纖串聯(lián)器換成了光纖并聯(lián)器。
[0033](6)將防水防鹽霧儀器箱安裝在現(xiàn)場，然后將光纖監(jiān)測儀器安放于箱中。光纖監(jiān)測儀器的天線需安裝在儀器箱外信號較強(qiáng)處。
[0034](7)鋼筋腐蝕光纖傳感器、傳感器連接多芯光纜、前端光纖轉(zhuǎn)接盒I或前端光纖轉(zhuǎn)接盒2、保護(hù)盒等部分將隨結(jié)構(gòu)鋼筋一起澆筑于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中。
[0035](8)在監(jiān)測計(jì)算機(jī)上安裝相應(yīng)的監(jiān)控評估軟件。
[0036]整套系統(tǒng)的工作原理如下:整套系統(tǒng)工作時(shí)，光纖監(jiān)測儀器會定時(shí)向鋼筋腐蝕光纖傳感器發(fā)射光信號，并采集響應(yīng)信號，然后利用無線網(wǎng)絡(luò)將信號傳輸至監(jiān)測計(jì)算機(jī)，接著通過監(jiān)控評估軟件便可評估鋼筋的腐蝕狀況。
【權(quán)利要求】
1.一種用于監(jiān)測混凝土中鋼筋腐蝕的光纖傳感遙測系統(tǒng)，其特征在于:多個(gè)鋼筋腐蝕光纖傳感器；鋼筋腐蝕光纖傳感器通過光纖連接前端光纖轉(zhuǎn)接盒，前端光纖轉(zhuǎn)接盒通過多芯光纜連接后端光纖轉(zhuǎn)接盒內(nèi)的光纖耦合接頭組，后端光纖轉(zhuǎn)接盒的光纖耦合接頭組連接光纖串聯(lián)器或光纖并聯(lián)器，光纖串聯(lián)器或光纖并聯(lián)器通過光纖測試連接線連接光纖監(jiān)測儀器；光纖監(jiān)測儀器內(nèi)有無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、光源模塊、解調(diào)模塊；光纖監(jiān)測儀器通過天線及無線網(wǎng)絡(luò)連接監(jiān)控計(jì)算機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于監(jiān)測混凝土中鋼筋腐蝕的光纖傳感遙測系統(tǒng)，其特征在于:前端光纖轉(zhuǎn)接盒置于保護(hù)盒內(nèi)，后端光纖轉(zhuǎn)接盒、光纖串聯(lián)器或光纖并聯(lián)器和光纖監(jiān)測儀器置于防水防鹽霧儀器箱內(nèi)。
【文檔編號】G01N17/00GK203630020SQ201320761975
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月27日
【發(fā)明者】張文鋒, 馬化雄, 秦鐵男, 趙立鵬, 李云飛, 陳韜 申請人:中交天津港灣工程研究院有限公司, 中交第一航務(wù)工程局有限公司, 天津港灣工程質(zhì)量檢測中心有限公司