本发明专利技术公开了一种能监测基层裂缝的分布式传感光纤装置，涉及光纤传感和基层裂缝监测技术领域。其特征是将传感光纤沿基层纵向和横向埋设在基层内部，利用布里渊光时域分布式光纤传感（BOTDA）方法，通过标定路面基层收缩与光纤传感应变量的相关性，监测基层横向裂缝的位置及发展规律。本发明专利技术可以方便的对基层裂缝出现的位置及发展规律进行监测，并对基层的养护提供建议，道路修建好后的定点维修也有了可靠依据。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于道路基层工程监测
，尤其涉及。
技术介绍
基层主要承受由面层传递的车辆荷载，并将荷载分布到垫层或土基上，基层的板体性、稳定性、整体性保证了路面的使用寿命。但基层在成型过程中，容易因基层材料失水收缩形成规则的横向裂缝，因温度变化而产生温缩裂缝。裂缝反射至面层，路表水进入面层，在行车荷载的作用下产生动水压力，破坏面层与基层之间的联接状态，加剧面层的破坏。路表水还会由基层裂缝渗入基层和路基，在行车荷载的作用下，对基层和路基造成破坏，产生唧泥、坑槽、沉陷等病害，严重缩短道路的使用寿命。因此，对道路基层的监测和抗裂研宄具有重大意义。目前道路结构常规的检测技术主要有人工巡检技术、钻芯取样技术、超声波技术、红外图像技术、频谱分析技术、雷达技术等，但它们都停留在检测技术层面，且检测时间和周期长、实时监测性能差、精度低。光纤传感技术因具有抗电磁干扰、耐腐蚀、高灵敏度、绝对测量等优点，在土木、交通、海洋等工程领域得到了应用。目前，对光纤传感的研宄大多集中在光纤光栅传感技术的应用，但光纤光栅传感器不能满足道路长距离和全尺度测量的要求，无法进行实时的测量和监控。分布式光纤布里渊传感技术具有在一根普通单模光纤上实现光纤沿线应力场和温度场时间和空间上的连续监测，监测距离可达100km，能够对基层实现远距离实时测量和监控。本专利技术利用布里渊光时域分布式光纤传感(BOTDA)方法，通过标定基层收缩变形量与光纤传感应变量的相关性，监测基层横向裂缝位置及发展规律，对道路基层进行全尺度的监测。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述技术现状，而提供一种长距离、全分布、实时性对道路基层裂缝进行测量和监控的分布式传感光纤装置及其监测方法。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为: 一种能监测基层裂缝的分布式传感光纤装置，其中:包括埋设在基层内部的传感光纤，传感光纤弯折为多层布设，传感光纤中部接入布里渊光时域分布式光纤传感器，布里渊光时域分布式光纤传感器对每一段传感光纤的温度及应变进行实时监控，传感光纤一端连接注入脉冲光的脉冲激光发射器，另一端连接注入连续光的连续激光发射器，每层传感光纤部分均相应安装有至少一个用于温度补偿的温度传感器，温度传感器、布里渊光时域分布式光纤传感器均与中控装置连接，中控装置对温度传感器以及布里渊光时域分布式光纤传感器传来的数据进行分析。为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括: 上述的温度传感器为电阻式温度传感器。上述的传感光纤为竖向多层弯折，且传感光纤的延伸方向为沿基层摊铺方向。上述的传感光纤的中部断为两个端口，该两个端口分别与布里渊光时域分布式光纤传感器的两个接口串接形成一个回路。上述的中控装置为计算机。上述的温度传感器安装在传感光纤端部位置处。一种分布式传感光纤装置监测基层裂缝的方法，包括以下步骤: 步骤一、铺设基层时在基层内埋设传感光纤，传感光纤沿摊铺方向延伸，传感光纤多段弯折，使其各段处于基层的不同厚度层中，同时埋设温度传感器； 步骤二、将传感光纤中部的两个端口分别与布里渊光时域分布式光纤传感器进出口跳线串接，在传感光纤两端安装脉冲激光发射器和连续激光发射器； 步骤三、进行光路校核，控制脉冲激光发射器和连续激光发射器发射激光，检测布里渊光时域分布式光纤传感器是否能收到信号，如不能收到信号，进行检修，如能收到信号，进行下一步骤； 步骤四、当线路保持通路以后，脉冲激光发射器发射脉冲光，连续激光发射器发射连续光，布里渊光时域分布式光纤传感器根据布里渊光时域分析的方法将接收到的光信号进行解调，得到整条传感光纤的温度和应变分布式信号；因传感光纤埋设于基层不同位置处，因此能得到基层不同位置的温度和应变关系曲线； 步骤五、布里渊光时域分布式光纤传感器将解调后的温度和应变分布式信号传至中控装置，中控装置根据温度传感器传来的温度值代入温度和应变分布式信号进行温度补偿，得到应变分布式信号，得到基层不同位置处应变值，进而得出基层不同位置处收缩变形量; 步骤六、实时监控应变分布式信号，获知基层不同位置处收缩变形量的发展规律。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是，应用这种分布式传感光纤监测基层裂缝，可以实现长距离、全分布、高精度测量基层裂缝出现和发展情况，并可实现对道路结构的实时和长期监测，可以有效的指导基层的养护，道路完成后的修补，避免更大的损失。【附图说明】图1是本专利技术的基层裂缝监测断面示意图； 图2是本专利技术的监测光纤平面布置图； 图3是本专利技术的测定方法流程框图。【具体实施方式】以下结合附图对本专利技术的实施例例作进一步详细描述。图1至图3所示为本专利技术的结构示意图。其中的附图标记为:温度传感器1、中控装置2、传感光纤3、布里渊光时域分布式光纤传感器4。如图1至图3所示，本专利技术的一种能监测基层裂缝的分布式传感光纤装置，其中:包括埋设在基层内部的传感光纤3，传感光纤3弯折为多层布设，传感光纤3中部接入布里渊光时域分布式光纤传感器4，布里渊光时域分布式光纤传感器4对每一段传感光纤3的温度及应变进行实时监控，传感光纤3 —端连接注入脉冲光的脉冲激光发射器，另一端连接注入连续光的连续激光发射器，每层传感光纤3部分均相应安装有至少一个用于温度补偿的温度传感器1，温度传感器1、布里渊光时域分布式光纤传感器4均与中控装置2连接，中控装置2对温度传感器I以及布里渊光时域分布式光纤传感器4传来的数据进行分析。实施例中，温度传感器I在埋设在传感光纤的一端基层内，进行独立的采集。实施例中，温度传感器I为电阻式温度传感器。实施例中，传感光纤3为竖向多层弯折，且传感光纤3的延伸方向为沿基层摊铺方向。实施例中，传感光纤3的中部断为两个端口，该两个端口分别与布里渊光时域分布式光纤传感器4的两个接口串接形成一个回路。实施例中，中控装置2为计算机。实施例中，温度传感器I安装在传感光纤3端部位置处。一种分布式传感光纤装置监测基层裂缝的方法，包括以下步骤: 步骤一、铺设基层时在基层内埋设传感光纤3，传感光纤3沿基层延摊铺方向延伸，传感光纤3多段弯折，使其各段处于基层的不同厚度层中，同时埋设温度传感器I ; 步骤二、将传感光纤3中部的两个端口分别与布里渊光时域分布式光纤传感器4进出口跳线串接，在传感光纤3两端安装脉冲激光发射器和连续激光发射器； 步骤三、进行光路校核，控制脉冲激光发射器和连续激光发射器发射激光，检测布里渊光时域分布式光纤传感器4是否能收到信号，如不能收到信号当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种能监测基层裂缝的分布式传感光纤装置，其特征是：包括埋设在基层内部的传感光纤(3)，所述的传感光纤(3)弯折为多层布设，传感光纤(3)中部接入布里渊光时域分布式光纤传感器(4)，布里渊光时域分布式光纤传感器(4)对每一段传感光纤(3)的温度及应变进行实时监控，所述的传感光纤(3)一端连接注入脉冲光的脉冲激光发射器，另一端连接注入连续光的连续激光发射器，每层所述的传感光纤(3)部分均相应安装有至少一个用于温度补偿的温度传感器(1)，所述的温度传感器(1)、布里渊光时域分布式光纤传感器(4)均与中控装置(2)连接，所述的中控装置(2)对温度传感器(1)以及布里渊光时域分布式光纤传感器(4)传来的数据进行分析。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：高俊启，耿任山，盛余祥，安平，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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