基于双芯光纤的桥梁微位移传感系统技术方案

一种基于双芯光纤的桥梁微位移传感系统，适用于桥梁健康监测、光纤传感等领域。该系统由测量模块和接收模块两部分组成，测量模块的激光源(1)的输出端接相位调制器(2)的输入端，相位调制器(2)的输出端接双芯光纤(3)的输入端，结构位移信号施加在双芯光纤上，双芯光纤(3)输出端接光电探测器(4)输入端，光电探测器(4)的输出端接信号处理模块(5)的输入端，信号处理模块(5)的输出端接无线发射模块(6)的输入端。接收模块的无线接收模块(7)的输出端接信号处理模块(8)的输入端，信号处理模块(8)的输出端接显示模块(9)和扬声器(10)。该系统采用双芯光纤传感技术，能够精确检测桥梁结构的位移，具有功耗低、抗电磁干扰、抗环境腐蚀等优点。能够实现远程实时的桥梁结构健康监测，避免因桥梁结构健康监测的不及时而造成的安全隐患。

Bridge micro displacement sensing system based on dual core fiber

The utility model relates to a bridge micro displacement sensing system based on a dual core optical fiber, which is suitable for the fields of bridge health monitoring, optical fiber sensing, etc.. The system is composed of measurement module and receiving module consists of two parts, the laser source measurement module (1) connected to the output of the phase modulator (2) input, phase modulator (2) the output end of the twin core fiber (3) of the input signal is applied, the displacement of the structure in a dual core dual core optical fiber. Optical fiber (3) connected to the output of the photoelectric detector (4) input, photoelectric detector (4) the output end of the signal processing module (5) of the input signal processing module (5) the output end of the wireless transmitter module (6) input. The output end of the wireless receiving module (7) of the receiving module is connected with the input end of the signal processing module (8), and the output end of the signal processing module (8) is connected with the display module (a) and the loudspeaker (10). The system adopts double core optical fiber sensing technology, which can accurately detect the displacement of the bridge structure, and has the advantages of low power consumption, electromagnetic interference resistance, environmental corrosion resistance and the like. It can realize the remote real-time monitoring of the bridge structure health and avoid the hidden danger caused by the health monitoring of the bridge structure.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及双芯光纤的桥梁微位移传感系统，适用于桥梁检测、光纤传感等领域。技术背景随着现代社会对便捷交通的需求增强，交通建设事业蓬勃发展，一些结构复杂、跨度较大的桥梁相继建成并投入使用，在桥梁的运营过程中，因为对桥梁结构的检测不及时，桥梁结构微小的损伤和错位位移就可能产生巨大的安全隐患，世界各地也曾出现大量因检测不到位而出现的桥梁损毁事件，对经济和生命财产造成了巨大损失，因此人们对桥梁运行状态下的安全性、耐久性的评估重新认识，针对桥梁结构的实时的安全检测系统的构建也更具有深远的意义。目前，针对桥梁的检测方法主要依赖于动静载荷试验和检测人员的现场施工监测，其检测的手段大致有电位差法、超声脉冲、探地雷达、红外热像、透析成像等，但这些检测方法不仅需要大量的人力物力，而且其检测灵敏度低、抗干扰能力差，一些传统的探测结构随着使用时间的变长会老化得比较严重，磨损和雨水腐蚀等因素会使检测效果变差。例如常用的应变片电测量技术，其传感结构中的电阻应变片会受到环境温度和湿度以及导线长度的影响，其精确度很难保障，随着桥梁结构的复杂程度变大和对桥梁检测的精确度、实时性要变强，这种传感系统不再能满足对桥梁检测的要求。因此，需要一种新的传感系统，能够为桥梁在特殊环境下进行实时的检测，实现桥梁的检查养护和安全预警功能。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种双芯光纤的桥梁微位移传感系统。本专利技术的技术方案：一种双芯光纤的桥梁微位移传感系统，该系统由测量模块和接收模块两部分组成。测量模块分为上行测量模块和下行测量模块，上行测量模块和下行测量模块的结构相同。测量模块的激光源输出端接相位调制器的输入端，相位调制器的输出端接双芯光纤的输入端，微位移信号施加在双芯光纤上，双芯光纤的输出端接光电探测器的输入端，光电探测器的输出端接信号处理模块的输入端，信号处理模块的输出端接无线发射模块的输入端。接收模块的无线接收模块输出端接信号处理模块的输入端，信号处理模块的输出端接显示模块和扬声器模块。首先将上行测量模块和下行测量模块分别布置在待检测桥梁的上行方向和下行方向两端，实时检测桥梁结构的微位移情况。光源发出的光经相位调制器调制后入射到双芯光纤上，当桥梁结构没有发生相对微位移时，光纤中光干涉波长不会发生波长漂移现象。当桥梁结构中发生相对微位移时，光电探测器就会检测到光的干涉波长发生变化。实时的光信号经过光电探测器后变成电信号，电信号经过信号处理模块处理送入无线发射模块，无线发射模块发射无线信号。无线接收模块接收到无线信号，并将此信号输出到信号处理模块，信号处理模块输出的信号通过显示模块显示，实时向相关人员显示桥梁结构的微位移情况，并在特殊情况下发送信号到扬声器模块，扬声器模块发出报警信号，从而通知相关人员。接收模块放置在桥梁的检测单位。检测系统中，可以配置多个接收模块。本专利技术的有益效果：双芯光纤的桥梁微位移传感系统能够精确及时检测桥梁结构中的微位移情况，基于双芯光纤的感知技术，具有重量轻、体积小、功耗低、灵敏度高、抗腐蚀、抗电磁干扰、自动化程度高等优点，且系统采用高频无线信号传输数据的方式来实现桥梁结构的检测和安全预警，整个预警过程反应迅速。能有效避免人工检测施工条件差的桥梁，因桥梁结构健康检测不及时而出现的事故。附图说明图1基于双芯光纤的桥梁微位移传感系统结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。实施例一，见图1，一种双芯光纤的桥梁微位移传感系统，该系统由测量模块和接收模块两部分组成，测量模块的激光源1的输出端接相位调制器2的输入端，相位调制器2的输出端接双芯光纤3的输入端，位移信号施加在双芯光纤上，双芯光纤3输出端接光电探测器4输入端，光电探测器4的输出端接信号处理模块5的输入端，信号处理模块5的输出端接无线发射模块6的输入端。接收模块的无线接收模块7的输出端接信号处理模块8的输入端，信号处理模块8的输出端接显示模块9和扬声器10。首先将上行测量模块和下行测量模块分别布置在待检测桥梁的上行方向和下行方向两端，实时检测桥梁结构的微位移情况。光源发出的光经相位调制器调制后入射到双芯光纤上，当桥梁结构没有发生相对微位移时，光纤中光干涉波长不会发生波长漂移现象。当桥梁结构中发生相对微位移时，光电探测器就会检测到光的干涉波长发生变化。实时的光信号经过光电探测器后变成电信号，电信号经过信号处理模块处理送入无线发射模块，无线发射模块发射无线信号。无线接收模块接收到无线信号，并将此信号输出到信号处理模块，信号处理模块输出的信号通过显示模块显示，实时向相关人员显示桥梁结构的微位移情况，并在特殊情况下发送信号到扬声器模块，扬声器模块发出报警信号，从而通知相关人员。本实施例所述的光源为LED光源，双芯光纤长度为4cm,双芯光纤包层直径为125μm，两纤芯直径为9μm，相位调制器的调制频率为100Hz。无线传输采用2.4G网络。实施例二，见图1，一种双芯光纤的桥梁微位移传感系统，该系统由测量模块和接收模块两部分组成，测量模块的激光源1的输出端接相位调制器2的输入端，相位调制器2的输出端接双芯光纤3的输入端，位移信号施加在双芯光纤，双芯光纤3输出端接光电探测器4输入端，光电探测器4的输出端接信号处理模块5的输入端，信号处理模块5的输出端接无线发射模块6的输入端。接收模块的无线接收模块7的输出端接信号处理模块8的输入端，信号处理模块8的输出端接显示模块9和扬声器10。首先将上行测量模块和下行测量模块分别布置在待检测桥梁的上行方向和下行方向两端，实时检测桥梁结构的微位移情况。光源发出的光经相位调制器调制后入射到双芯光纤上，当桥梁结构没有发生相对微位移时，光纤中光干涉波长不会发生波长漂移现象。当桥梁结构中发生相对微位移时，光电探测器就会检测到光的干涉波长发生变化。实时的光信号经过光电探测器后变成电信号，电信号经过信号处理模块处理送入无线发射模块，无线发射模块发射无线信号。无线接收模块接收到无线信号，并将此信号输出到信号处理模块，信号处理模块输出的信号通过显示模块显示，实时向相关人员显示桥梁结构的微位移情况，并在特殊情况下发送信号到扬声器模块，扬声器模块发出报警信号，从而通知相关人员。本实施例所述的光源为宽带光源，双芯光纤长度为8cm,光子晶体包层直径为125μm，纤芯直径为9μm，相位调制器的调制频率为2000Hz。无线传输采用Zigbee网络。实施例三，见图1，一种双芯光纤的桥梁微位移传感系统，该系统由测量模块和接收模块两部分组成，测量模块的激光源1的输出端接相位调制器2的输入端，相位调制器2的输出端接双芯光纤3的输入端，位移信号施加在双芯光纤，双芯光纤3输出端接光电探测器4输入端，光电探测器4的输出端接信号处理模块5的输入端，信号处理模块5的输出端接无线发射模块6的输入端。接收模块的无线接收模块7的输出端接信号处理模块8的输入端，信号处理模块8的输出端接显示模块9和扬声器10。首先将上行测量模块和下行测量模块分别布置在待检测桥梁的上行方向和下行方向两端，实时检测桥梁结构的微位移情况。光源发出的光经相位调制器调制后入射到双芯光纤上，当桥梁结构没有发生相对微位移时，光纤中光干涉波长不会发生波长漂移现象。当桥梁结构中发生相对微位移时，光电探本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于双芯光纤的桥梁微位移传感系统，该系统的特征在于：系统由测量模块和接收模块两部分组成，测量模块的激光源(1)的输出端接相位调制器(2)的输入端，相位调制器(2)的输出端接双芯光纤(3)的输入端，微位移信号施加在双芯光纤上，双芯光纤(3)输出端接光电探测器(4)输入端，光电探测器(4)的输出端接信号处理模块(5)的输入端，信号处理模块(5)的输出端接无线发射模块(6)的输入端，接收模块的无线接收模块(7)的输出端接信号处理模块(8)的输入端，信号处理模块(8)的输出端接显示模块(9)和扬声器(10)。

【技术特征摘要】
1.一种基于双芯光纤的桥梁微位移传感系统，该系统的特征在于：系统由测量模块和接收模块两部分组成，测量模块的激光源(1)的输出端接相位调制器(2)的输入端，相位调制器(2)的输出端接双芯光纤(3)的输入端，微位移信号施加在双芯光纤上，双芯光纤(3)输出端接光...

【专利技术属性】
技术研发人员：张传彪，宁提纲，李晶，袁瑾，马绍朔，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京;11