本發(fā)明涉及雙芯光纖的橋梁微位移傳感系統(tǒng)，適用于橋梁檢測、光纖傳感等領(lǐng)域。

技術(shù)背景

隨著現(xiàn)代社會對便捷交通的需求增強(qiáng)，交通建設(shè)事業(yè)蓬勃發(fā)展，一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜、跨度較大的橋梁相繼建成并投入使用，在橋梁的運(yùn)營過程中，因?yàn)閷蛄航Y(jié)構(gòu)的檢測不及時，橋梁結(jié)構(gòu)微小的損傷和錯位位移就可能產(chǎn)生巨大的安全隱患，世界各地也曾出現(xiàn)大量因檢測不到位而出現(xiàn)的橋梁損毀事件，對經(jīng)濟(jì)和生命財產(chǎn)造成了巨大損失，因此人們對橋梁運(yùn)行狀態(tài)下的安全性、耐久性的評估重新認(rèn)識，針對橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)時的安全檢測系統(tǒng)的構(gòu)建也更具有深遠(yuǎn)的意義。

目前，針對橋梁的檢測方法主要依賴于動靜載荷試驗(yàn)和檢測人員的現(xiàn)場施工監(jiān)測，其檢測的手段大致有電位差法、超聲脈沖、探地雷達(dá)、紅外熱像、透析成像等，但這些檢測方法不僅需要大量的人力物力，而且其檢測靈敏度低、抗干擾能力差，一些傳統(tǒng)的探測結(jié)構(gòu)隨著使用時間的變長會老化得比較嚴(yán)重，磨損和雨水腐蝕等因素會使檢測效果變差。例如常用的應(yīng)變片電測量技術(shù)，其傳感結(jié)構(gòu)中的電阻應(yīng)變片會受到環(huán)境溫度和濕度以及導(dǎo)線長度的影響，其精確度很難保障，隨著橋梁結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度變大和對橋梁檢測的精確度、實(shí)時性要變強(qiáng)，這種傳感系統(tǒng)不再能滿足對橋梁檢測的要求。因此，需要一種新的傳感系統(tǒng)，能夠?yàn)闃蛄涸谔厥猸h(huán)境下進(jìn)行實(shí)時的檢測，實(shí)現(xiàn)橋梁的檢查養(yǎng)護(hù)和安全預(yù)警功能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種雙芯光纖的橋梁微位移傳感系統(tǒng)。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種雙芯光纖的橋梁微位移傳感系統(tǒng)，該系統(tǒng)由測量模塊和接收模塊兩部分組成。測量模塊分為上行測量模塊和下行測量模塊，上行測量模塊和下行測量模塊的結(jié)構(gòu)相同。測量模塊的激光源輸出端接相位調(diào)制器的輸入端，相位調(diào)制器的輸出端接雙芯光纖的輸入端，微位移信號施加在雙芯光纖上，雙芯光纖的輸出端接光電探測器的輸入端，光電探測器的輸出端接信號處理模塊的輸入端，信號處理模塊的輸出端接無線發(fā)射模塊的輸入端。接收模塊的無線接收模塊輸出端接信號處理模塊的輸入端，信號處理模塊的輸出端接顯示模塊和揚(yáng)聲器模塊。

首先將上行測量模塊和下行測量模塊分別布置在待檢測橋梁的上行方向和下行方向兩端，實(shí)時檢測橋梁結(jié)構(gòu)的微位移情況。光源發(fā)出的光經(jīng)相位調(diào)制器調(diào)制后入射到雙芯光纖上，當(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生相對微位移時，光纖中光干涉波長不會發(fā)生波長漂移現(xiàn)象。當(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)中發(fā)生相對微位移時，光電探測器就會檢測到光的干涉波長發(fā)生變化。實(shí)時的光信號經(jīng)過光電探測器后變成電信號，電信號經(jīng)過信號處理模塊處理送入無線發(fā)射模塊，無線發(fā)射模塊發(fā)射無線信號。無線接收模塊接收到無線信號，并將此信號輸出到信號處理模塊，信號處理模塊輸出的信號通過顯示模塊顯示，實(shí)時向相關(guān)人員顯示橋梁結(jié)構(gòu)的微位移情況，并在特殊情況下發(fā)送信號到揚(yáng)聲器模塊，揚(yáng)聲器模塊發(fā)出報警信號，從而通知相關(guān)人員。接收模塊放置在橋梁的檢測單位。檢測系統(tǒng)中，可以配置多個接收模塊。

本發(fā)明的有益效果：雙芯光纖的橋梁微位移傳感系統(tǒng)能夠精確及時檢測橋梁結(jié)構(gòu)中的微位移情況，基于雙芯光纖的感知技術(shù)，具有重量輕、體積小、功耗低、靈敏度高、抗腐蝕、抗電磁干擾、自動化程度高等優(yōu)點(diǎn)，且系統(tǒng)采用高頻無線信號傳輸數(shù)據(jù)的方式來實(shí)現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)的檢測和安全預(yù)警，整個預(yù)警過程反應(yīng)迅速。能有效避免人工檢測施工條件差的橋梁，因橋梁結(jié)構(gòu)健康檢測不及時而出現(xiàn)的事故。

附圖說明

圖1基于雙芯光纖的橋梁微位移傳感系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

實(shí)施例一，見圖1，一種雙芯光纖的橋梁微位移傳感系統(tǒng)，該系統(tǒng)由測量模塊和接收模塊兩部分組成，測量模塊的激光源1的輸出端接相位調(diào)制器2的輸入端，相位調(diào)制器2的輸出端接雙芯光纖3的輸入端，位移信號施加在雙芯光纖上，雙芯光纖3輸出端接光電探測器4輸入端，光電探測器4的輸出端接信號處理模塊5的輸入端，信號處理模塊5的輸出端接無線發(fā)射模塊6的輸入端。接收模塊的無線接收模塊7的輸出端接信號處理模塊8的輸入端，信號處理模塊8的輸出端接顯示模塊9和揚(yáng)聲器10。

首先將上行測量模塊和下行測量模塊分別布置在待檢測橋梁的上行方向和下行方向兩端，實(shí)時檢測橋梁結(jié)構(gòu)的微位移情況。光源發(fā)出的光經(jīng)相位調(diào)制器調(diào)制后入射到雙芯光纖上，當(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生相對微位移時，光纖中光干涉波長不會發(fā)生波長漂移現(xiàn)象。當(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)中發(fā)生相對微位移時，光電探測器就會檢測到光的干涉波長發(fā)生變化。實(shí)時的光信號經(jīng)過光電探測器后變成電信號，電信號經(jīng)過信號處理模塊處理送入無線發(fā)射模塊，無線發(fā)射模塊發(fā)射無線信號。無線接收模塊接收到無線信號，并將此信號輸出到信號處理模塊，信號處理模塊輸出的信號通過顯示模塊顯示，實(shí)時向相關(guān)人員顯示橋梁結(jié)構(gòu)的微位移情況，并在特殊情況下發(fā)送信號到揚(yáng)聲器模塊，揚(yáng)聲器模塊發(fā)出報警信號，從而通知相關(guān)人員。

本實(shí)施例所述的光源為LED光源，雙芯光纖長度為4cm,雙芯光纖包層直徑為125μm，兩纖芯直徑為9μm，相位調(diào)制器的調(diào)制頻率為100Hz。無線傳輸采用2.4G網(wǎng)絡(luò)。

實(shí)施例二，見圖1，一種雙芯光纖的橋梁微位移傳感系統(tǒng)，該系統(tǒng)由測量模塊和接收模塊兩部分組成，測量模塊的激光源1的輸出端接相位調(diào)制器2的輸入端，相位調(diào)制器2的輸出端接雙芯光纖3的輸入端，位移信號施加在雙芯光纖，雙芯光纖3輸出端接光電探測器4輸入端，光電探測器4的輸出端接信號處理模塊5的輸入端，信號處理模塊5的輸出端接無線發(fā)射模塊6的輸入端。接收模塊的無線接收模塊7的輸出端接信號處理模塊8的輸入端，信號處理模塊8的輸出端接顯示模塊9和揚(yáng)聲器10。

首先將上行測量模塊和下行測量模塊分別布置在待檢測橋梁的上行方向和下行方向兩端，實(shí)時檢測橋梁結(jié)構(gòu)的微位移情況。光源發(fā)出的光經(jīng)相位調(diào)制器調(diào)制后入射到雙芯光纖上，當(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生相對微位移時，光纖中光干涉波長不會發(fā)生波長漂移現(xiàn)象。當(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)中發(fā)生相對微位移時，光電探測器就會檢測到光的干涉波長發(fā)生變化。實(shí)時的光信號經(jīng)過光電探測器后變成電信號，電信號經(jīng)過信號處理模塊處理送入無線發(fā)射模塊，無線發(fā)射模塊發(fā)射無線信號。無線接收模塊接收到無線信號，并將此信號輸出到信號處理模塊，信號處理模塊輸出的信號通過顯示模塊顯示，實(shí)時向相關(guān)人員顯示橋梁結(jié)構(gòu)的微位移情況，并在特殊情況下發(fā)送信號到揚(yáng)聲器模塊，揚(yáng)聲器模塊發(fā)出報警信號，從而通知相關(guān)人員。

本實(shí)施例所述的光源為寬帶光源，雙芯光纖長度為8cm,光子晶體包層直徑為125μm，纖芯直徑為9μm，相位調(diào)制器的調(diào)制頻率為2000Hz。無線傳輸采用Zigbee網(wǎng)絡(luò)。

實(shí)施例三，見圖1，一種雙芯光纖的橋梁微位移傳感系統(tǒng)，該系統(tǒng)由測量模塊和接收模塊兩部分組成，測量模塊的激光源1的輸出端接相位調(diào)制器2的輸入端，相位調(diào)制器2的輸出端接雙芯光纖3的輸入端，位移信號施加在雙芯光纖，雙芯光纖3輸出端接光電探測器4輸入端，光電探測器4的輸出端接信號處理模塊5的輸入端，信號處理模塊5的輸出端接無線發(fā)射模塊6的輸入端。接收模塊的無線接收模塊7的輸出端接信號處理模塊8的輸入端，信號處理模塊8的輸出端接顯示模塊9和揚(yáng)聲器10。

首先將上行測量模塊和下行測量模塊分別布置在待檢測橋梁的上行方向和下行方向兩端，實(shí)時檢測橋梁結(jié)構(gòu)的微位移情況。光源發(fā)出的光經(jīng)相位調(diào)制器調(diào)制后入射到雙芯光纖上，當(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生相對微位移時，光纖中光干涉波長不會發(fā)生波長漂移現(xiàn)象。當(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)中發(fā)生相對微位移時，光電探測器就會檢測到光的干涉波長發(fā)生變化。實(shí)時的光信號經(jīng)過光電探測器后變成電信號，電信號經(jīng)過信號處理模塊處理送入無線發(fā)射模塊，無線發(fā)射模塊發(fā)射無線信號。無線接收模塊接收到無線信號，并將此信號輸出到信號處理模塊，信號處理模塊輸出的信號通過顯示模塊顯示，實(shí)時向相關(guān)人員顯示橋梁結(jié)構(gòu)的微位移情況，并在特殊情況下發(fā)送信號到揚(yáng)聲器模塊，揚(yáng)聲器模塊發(fā)出報警信號，從而通知相關(guān)人員。

本實(shí)施例所述的光源為LD光源，雙芯光纖長度為5cm,雙芯光纖包層直徑為125μm，纖芯直徑為9μm，相位調(diào)制器的調(diào)制頻率為1000Hz。無線傳輸采用900Mhz網(wǎng)絡(luò)

本發(fā)明的光源可以使用C、L、O、E波段的多波長光源，雙芯光纖長度可以根據(jù)實(shí)際適用情形選取，所使用的器件均為市售器件。上述內(nèi)容僅是對本發(fā)明較佳實(shí)施例的詳細(xì)說明，而本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于上述內(nèi)容，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)本方明的思想，對本發(fā)明進(jìn)行各種變形和修飾，這些應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。