The invention provides a method for realizing long distance distributed optical fiber sensor and space attitude monitoring project, long distance distributed optical fiber sensor in monitoring spatial attitude is reinforced polymer composite forming process, with four root interval of 90 weeks to the layout of a single-mode fiber strain, single-mode fiber and a loose sheath temperature seven wire steel beam strand. Single mode optical fiber strain sensor for measuring the longitudinal strain in 4 directions, modified single-mode optical fiber temperature change test environment temperature and corresponding spatial attitude curvature and differential geometry relationship of strain sensor based on piecewise reconstruction. The invention of long distance distributed optical fiber sensor layout space attitude monitoring on large scale roadbed, submarine cable structures, structure strain monitoring of tens of kilometers, strain to the curvature transformation based on on-line monitoring, can realize the whole structure of posture, has important significance for safety monitoring and assessment of structures.
【技术实现步骤摘要】
一种长距离分布式光纤空间姿态监测传感器及工程实现方法
本专利技术属于结构监测领域,涉及一种长距离分布式光纤空间姿态监测传感器及工程实现方法。
技术介绍
诸如长输管道、海底光缆和长距离路基等线性结构属于重大基础设施,其正常运营与国民经济和生活密切相关。这些长距离线性结构在长期的服役过程中受人为因素、自然灾害和环境的变迁等影响,会发生影响结构安全的大变形,最终导致结构失效。如地基沉降过大引起的管道变形爆管,路基不均匀沉降引起的行车不平顺性或脱轨事故,因潮汐、轮船抛锚挂缆引起的海底光缆断缆断电等事故,都造成了一定的财产损失和人员伤亡。结构失效是一个损伤演化过程,采用有效手段监测结构变形,把握结构整体姿态,对结构的安全状况进行评估,对灾害事故提前预警,具有重要的工程意义。目前这类重大基础设施大多建立了结构安全监测或检测系统,主要包括人工巡检、局部变形(纵向应变或沉降)监测、GPS变形监测以及全分布式纵向应变监测等。人工巡检属于检测技术,存在人工检测周期长、劳动强度高以及检测效果与检测人员素质相关等缺点;局部变形监测技术,如局部光纤光栅技术和单点沉降传感器只能对结构局部形态进行监测,不适合长距离线性工程全尺度监测;GPS变形监测属于表层变形监测,同样不能覆盖长距离线性结构。分布式光纤布里渊传感技术具有测试距离长、抗电磁场干扰、耐久性好等特点,在长距离、大体积结构安全监测中得到了应用,但是目前大多数分布式传感器侧重于结构纵向应力应变测试,而对于结构空间形态的监测,需要同时布设多个分布式光纤传感器,造成监测系统集成费用高,难度大等困难。对于长距离线性结构安全监测,急需一 ...
【技术保护点】
一种长距离分布式光纤空间姿态监测传感器,其特征在于,所述的长距离分布式光纤空间姿态监测传感器,包括四根单模应变光纤(1)、一根带有松护套的单模温度光纤(2)、一束七丝钢绞线(3)、高分子复合筋(4)、两个光纤分线盒(5)和两根传输光缆(6);所述的单模应变光纤(1)、单模温度光纤(2)和七丝钢绞线(3)在高分子复合筋(4)热成型过程中布设于高分子复合筋(4)内部;所述的四根单模应变光纤(1)间隔90度周向布设于高分子复合筋(4)中,距高分子复合筋(4)的外圆周1.5mm,每根单模应变光纤(1)作为传感器中的应变传感单元,用于结构上下左右4个方向的应变测试和应变‑曲率姿态重构;所述的一根带有松护套的单模温度光纤(2)和一束七丝钢绞线(3)布设于高分子复合筋(4)的中间位置,且单模温度光纤(2)位于中心线上;单模温度光纤(2)作为传感器中的温度传感单元,用于测试所处环境温度和4个应变传感单元的温度补偿;七丝钢绞线(3)用于增强传感器的抗拉及抗剪强度;所述的高分子复合筋(4)的两端与光纤分线盒(5)连接,光纤分线盒(5)中的光纤相互熔接形成一条光路,并与传输光缆(6)连接;所述的高分子复合筋 ...
【技术特征摘要】
1.一种长距离分布式光纤空间姿态监测传感器,其特征在于,所述的长距离分布式光纤空间姿态监测传感器,包括四根单模应变光纤(1)、一根带有松护套的单模温度光纤(2)、一束七丝钢绞线(3)、高分子复合筋(4)、两个光纤分线盒(5)和两根传输光缆(6);所述的单模应变光纤(1)、单模温度光纤(2)和七丝钢绞线(3)在高分子复合筋(4)热成型过程中布设于高分子复合筋(4)内部;所述的四根单模应变光纤(1)间隔90度周向布设于高分子复合筋(4)中,距高分子复合筋(4)的外圆周1.5mm,每根单模应变光纤(1)作为传感器中的应变传感单元,用于结构上下左右4个方向的应变测试和应变-曲率姿态重构;所述的一根带有松护套的单模温度光纤(2)和一束七丝钢绞线(3)布设于高分子复合筋(4)的中间位置,且单模温度光纤(2)位于中心线上;单模温度光纤(2)作为传感器中的温度传感单元,用于测试所处环境温度和4个应变传感单元的温度补偿;七丝钢绞线(3)用于增强传感器的抗拉及抗剪强度;所述的高分子复合筋(4)的两端与光纤分线...
【专利技术属性】
技术研发人员:何建平,张世海,戈旭,张黎,
申请(专利权)人:大连理工大学,
类型:发明
国别省市:辽宁,21
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