应用分布式裸光纤光栅进行建筑结构健康监测的方法技术

本发明专利技术提供了一种应用分布式裸光纤光栅进行建筑结构健康监测的方法。该方法包括：在建筑结构的构件表面选定监测点，根据所有的监测点设定光纤布置路径，在所述光纤布置路径上布设光纤；在所述光纤上设置分布式裸光纤光栅传感器，所述分布式裸光纤光栅传感器与所述监测点对应；将所有分布式裸光纤光栅传感器组成网络，通过所述分布式裸光纤光栅传感器感知和记录所述建筑结构的温度和应变变化。该健康监测方法可用于古建筑结构温度和变形监测，高温报警，预防火灾的发生；过大和急剧变形报警，及时采取维修和加固措施，避免结构的破坏和倒塌。

Method for monitoring structural health of buildings using distributed bare fiber gratings

The invention provides a method for monitoring the health of a building structure using a distributed bare fiber grating. The method comprises the following steps: on the surface of the components of the structure are selected according to the monitoring points, monitoring points set all fiber arrangement in the optical path, the path layout layout set distributed optical fiber; bare fiber grating sensor in the optical fiber, the distributed bare FBG sensor and the monitoring points corresponding to all; distributed bare fiber grating sensor network through the change of the temperature and strain sensor distributed bare fiber grating sensing and recording of the building structure. This method can be used for structural health monitoring of ancient buildings and temperature deformation monitoring, temperature alarm, fire prevention; too large and sharp deformation alarm, timely maintenance and reinforcement measures to avoid structural damage and collapse.

【技术实现步骤摘要】
应用分布式裸光纤光栅进行建筑结构健康监测的方法
本专利技术涉及结构健康监测
，尤其涉及一种应用分布式裸光纤光栅进行建筑结构健康监测的方法。
技术介绍
结构健康监测系统目前广泛应用于土木工程的重大或复杂结构，以辅助对结构安全状况进行判断。古建筑的健康监测研究不仅是为古建筑加固保护提供定性与定量分析的工具，也是古建筑遗产管理工作的重要组成部分。根据世界文化遗产委员会以及我国政府对世界文化遗产监测工作的要求，古建筑的健康监测与保护是势在必行的。传统的建筑结构健康监测方法有：人工巡视、大地测量法、三维激光扫描技术、电测法等。光纤光栅监测技术受到了越来越多的土木工程健康监测行业的肯定，特别是在保护建筑的健康监测方面，提高结构的安全性与可靠性，并延长其使用期限等，光纤光栅监测技术发挥着重要的作用。目前，现有技术中还没有一种有效地利用光纤光栅对建筑结构进行健康监测的方法。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种应用分布式裸光纤光栅进行建筑结构健康监测的方法，以实现有效地对建筑结构进行健康监测。为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案。一种应用分布式裸光纤光栅进行建筑结构健康监测的方法，包括：在建筑结构的构件表面选定监测点，根据所有的监测点设定光纤布置路径，在所述光纤布置路径上布设光纤；在所述光纤上设置分布式裸光纤光栅传感器，所述分布式裸光纤光栅传感器与所述监测点对应；将所有分布式裸光纤光栅传感器组成网络，通过所述分布式裸光纤光栅传感器感知和记录所述建筑结构的温度和应变变化。进一步地，所述光纤为裸光纤，所述光纤光栅传感器为裸光纤光栅。进一步地，根据结构构件的监测点数量以及监测点之间的距离参数，在所述分布式裸光纤上刻制与对应监测点相同参数的布拉格光栅。进一步地，所述监测点包括变形控制监测点和温度控制监测点。进一步地，采用胶粘剂将所述分布式裸光纤光栅在对应的在监测点处与建筑结构的构件粘结固定。进一步地，整个光纤只粘结裸光纤光栅部分，作为信号传输的除了裸光纤光栅部分之外的其它部分无需粘结。由上述本专利技术的实施例提供的技术方案可以看出，本专利技术适用于环境稳定的古建筑结构中；且适用于狭窄空间或不规则结构构件的监测中；同时适用于构件复杂且旅游观光频繁，要求监测损伤轻微的古建筑结构构件(例如图案精美、花纹复杂的木梁或木柱)中。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的应用裸光纤光栅对建筑结构进行健康监测的示意图。图2为本专利技术实施例提供的建筑结构构件的监测点选取示意图。图3为本专利技术实施例提供的测点光纤布设示意图。图4为本专利技术实施例提供的整体结构的监测点处光纤点粘结示意图。图5为本专利技术实施例提供的局部单个的监测点处光纤点粘结示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本专利技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本专利技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。为便于对本专利技术实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本专利技术实施例的限定。实施例一本专利技术实施例为了克服传统的监测方法的不足，针对特定建筑结构监测需求，提供了一种微损伤前提下，采用裸光纤光栅传感器监测结构构件特定监测点，达到监测结构构件变形与温度目地的结构健康监测方法。本专利技术实施例提出的应用分布式裸光纤光栅进行建筑结构健康监测的方法包括：先在需要进行健康监测的建筑结构构件(如梁柱等)表面上选取具有代表性的一定数量的监测点，并且根据这些监测点的应变或温度监测可得到构件的变形或温度变化。根据所有的监测点设定光纤布置路径，在所述光纤布置路径上布设光纤；在所述光纤上设置分布式裸光纤光栅传感器，所述分布式裸光纤光栅传感器与所述监测点对应。然后，将所有分布式裸光纤光栅传感器组成网络，汇成全方位的结构健康监测网络，通过所述分布式裸光纤光栅传感器感知和记录所述建筑结构的温度和应变变化。在实际应用中，可以对需要测量的建筑结构构件，选择合理的单根光纤布置网络，从而可通过单根裸光纤完成多个构件的应变或温度测量。本专利技术选用分布式裸光纤光栅作为光纤光栅传感器，分布式裸光纤光栅对结构的应变或温度进行健康监测，采用合理的刻制方法写入光栅，光栅的刻制参数应与构件上监测点相对应。制备分布式裸光纤光栅传感器时，要根据结构构件的监测点数量以及点与点之间的距离等参数，在所选用的分布式裸光纤上刻制与对应构件监测点相同参数的布拉格光栅。上述监测点的参数指：监测点与监测点之间的距离、监测点数量等。光纤光栅传感器指的就是裸光纤光栅，每一个光栅都要与监测点一一对应，也可以说每一个光栅就是一个传感器，光纤光栅传感器的位置与监测点位置相同。分布式裸光纤光栅的参数包括：光栅数量、光栅间距、光栅长度、光栅应变测量范围等。“分布式”是指一根光纤上可刻制多个光栅从而测量多个点位。光纤光栅传感器与结构构件之间采用应变传递较好的胶粘剂在监测点粘结固定；布设完成的分布式光纤光栅传感器组网后，通过光纤光栅解调仪实时感知和记录所监测结构的温度和应变变化，从而实现对建筑结构高温(火灾)、应力及变形等方面的健康监测。上述构件监测点应选取有限个反应构件变形特性的测点，测点应变范围及测点间距应符合光纤材性要求。上述单根光纤布置路径，应考虑结构构件的位置，合理布置单根光纤从而实现选定构件的健康监测。所述的胶粘剂，选取传递率好的胶体类型，胶体对光栅具有一定保护作用，可提高光纤传感器的耐久性。所述的胶粘剂，在光栅对应的监测点处粘结，整个光纤与结构构件点粘结，作为光信号传输作用的光纤段根据需求选择性粘结。所述光纤解调装置即通过检测波长的变化推导出外界应变或温度变化，从而对构件变形或构件温度起到监测作用。布设完成的分布式光纤光栅传感器组网后，通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用分布式裸光纤光栅进行建筑结构健康监测的方法，其特征在于，包括：在建筑结构的构件表面选定监测点，根据所有的监测点设定光纤布置路径，在所述光纤布置路径上布设光纤；在所述光纤上设置分布式裸光纤光栅传感器，所述分布式裸光纤光栅传感器与所述监测点对应；将所有分布式裸光纤光栅传感器组成网络，通过所述分布式裸光纤光栅传感器感知和记录所述建筑结构的温度和应变变化。

【技术特征摘要】
1.一种应用分布式裸光纤光栅进行建筑结构健康监测的方法，其特征在于，包括：在建筑结构的构件表面选定监测点，根据所有的监测点设定光纤布置路径，在所述光纤布置路径上布设光纤；在所述光纤上设置分布式裸光纤光栅传感器，所述分布式裸光纤光栅传感器与所述监测点对应；将所有分布式裸光纤光栅传感器组成网络，通过所述分布式裸光纤光栅传感器感知和记录所述建筑结构的温度和应变变化。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光纤为裸光纤，所述光纤光栅传感器为裸光纤光栅。3.根据权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：周长东，阿斯哈，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11