一种空间二维三向应力应变监测平台制造技术

本实用新型专利技术公开了一种空间二维三向应力应变监测平台，包括信息采集装置、光纤监测装置、集线箱和设置在待测结构体中的空间二维三向应力应变传感器；空间二维三向应力应变传感器用于感知待测结构体在外界因素作用下产生的应力应变信息；光纤监测装置通过集线箱与空间二维三向应力应变传感器连接，对待测结构体进行监测；信息采集装置与光纤监测装置连接，用于捕获和存储光纤监测数据并将监测信息进行显示。本实用新型专利技术结构紧凑、工作可靠性高，具有布设简单、监测成本低、工作效率高、工程适用性强等优势；本实用新型专利技术中采用的传感器兼具集成化和小型化等优点，测量精度高、使用寿命长，可以免受外界破坏，增加不同环境下的工程适用性。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及水利与土木工程领域的监测装置，具体涉及一种空间二维三向应力应变监测平台。
技术介绍
随着使用年限的增长，很多重大水利与土木工程会不可避免的遭受材料本身性能退化、不利环境荷载作用等影响，极易引起工程结构服役性态异常。如果不能及时监测和发现上述变化，极有可能导致一些灾难性事件的发生。在中国，随着大量民用军用工程的兴建，重要工程及重大结构的安全监测监控意义变得极为重大，因此，需要开发一种测量范围大并且可靠性高的监测装置。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本技术提供一种空间二维三向应力应变监测平台。技术方案：为解决上述技术问题，本技术的空间二维三向应力应变监测平台，包括信息采集装置、光纤监测装置、集线箱和设置在待测结构体中的空间二维三向应力应变传感器；所述空间二维三向应力应变传感器用于感知待测结构体在外界因素作用下产生的应力应变信息；所述光纤监测装置通过集线箱与所述空间二维三向应力应变传感器连接，对待测结构体进行监测；所述信息采集装置与所述光纤监测装置连接，用于捕获和存储光纤监测数据并将监测信息进行显示。所述二维三向应力应变传感器包括圆盘状的基盘、设置在基盘的圆周内侧的沟槽、固定件、距离标尺、角度标尺、封装件和位于光纤两端的端口跳线；所述固定件设置在基盘的圆心处及沟槽中，用于固定光纤走向；所述距离标尺穿过基盘的圆心设置，用于标定仪器内部光纤总长及其沿线上不同长度；所述角度标尺设置在所述沟槽边缘处，用来标记光纤的不同方向和角度；所述封装件覆盖在所述基盘上部，通过固定件的顶部固定；所述端口跳线分别伸出基盘与外部器件相连。所述空间二维三向应力应变传感器使用串联的方式布设在待测结构体中。有益效果：本技术的空间二维三向应力应变监测平台，结构紧凑、工作可靠性高，具有布设简单、监测成本低、工作效率高、工程适用性强等优势；本技术中采用的空间二维三向应力应变传感器兼具集成化和小型化等优点，测量精度高、使用寿命长，采用封装结构保护装置免受外界破坏，增加不同环境下的工程适用性。附图说明图1为本技术的空间二维三向应力应变监测平台的结构示意图；图2为图1中空间二维三向应力应变传感器的结构示意图；图3为实施例中空间二维三向应力应变监测平台的结构示意图；图4为PPP-BOTDA技术原理图。具体实施方式下面结合附图对本技术作更进一步的说明。如图1和图2所示，本技术的空间二维三向应力应变监测平台，包括信息采集装置1、光纤监测装置2、集线箱3和设置在待测结构体5中的空间二维三向应力应变传感器4；空间二维三向应力应变传感器4用于感知待测结构体5在外界因素作用下产生的应力应变信息；光纤监测装置2通过集线箱3与空间二维三向应力应变传感器4连接，对待测结构体5进行分布式监测；信息采集装置1与光纤监测装置2连接，用于捕获和存储光纤监测数据并将监测信息进行显示。本实施例中，空间二维三向应力应变传感器4包括圆盘状的基盘17、设置在基盘17的圆周内侧的沟槽18、固定件19、距离标尺21、角度标尺22、封装件23和位于光纤20两端的端口跳线24；固定件19设置在基盘17的圆心处及沟槽18中，用于固定光纤20走向；距离标尺21穿过基盘17的圆心设置，用于标定仪器内部光纤20总长及其沿线上不同长度；角度标尺22设置在沟槽18边缘处，用来标记光纤20的不同方向和角度；封装件23覆盖在基盘17上部，通过固定件19的顶部固定，共同完成封装的目的，进而达到保护装置免受外界破坏，增加不同环境下的工程适用性；端口跳线24分别伸出基盘17与集线箱3相连。空间二维三向应力应变传感器4使用串联的方式布设在待测结构体5中。以下，将以SMF-28e普通单模光纤为例，说明本技术的空间二维三向应力应变监测平台的具体使用方案，但该平台的使用不限于此。如图3所示，空间二维三向应力应变传感器4用于感知待测结构体5在外界因素作用下产生的应力应变信息，通过集线箱3，汇集到光纤监测装置2，然后通过信息采集装置1。如图4所示，对所使用的二维三向应力应变传感器4使用预泵浦脉冲技术，可以得到待测结构体5中光纤20(即SMF-28e普通单模光纤)各点的布里渊频移分布值，由于其与引起其变化的应变和温度有线性关系，可以利用该点反向求解其应变以及温度情况。空间二维三向应力应变传感器4中固定件19设置在基盘17的圆心处及沟槽18中来固定光纤20走向，距离标尺21穿过基盘17的圆心布设，用于标定其沿线上不同长度，角度标尺22设置在所述沟槽18边缘处，用来标记光纤20的不同方向和角度；基盘17上部为封装件23，保护装置免受外界破坏，端口跳线24伸出基盘17外。光纤监测装置2包括信号处理设备6、泵浦光源7、光电转换开关8、放大器9、光路控制设备10、探测光源11、偏控设备12、第一光电探测器13、第二光电探测器14、第三光电探测器16和测量计时功能用装置15，所述信号处理设备6的信号连接端口E和信号连接端口F分别连接泵浦光源7和探测光源11的光输入端口，实现调制泵浦光源和探测光源的光信号的频率和功率值；泵浦光源7的光信号输出端口依次连接光电转换开关8和放大器9和光路控制设备10输入端口，后经集线箱3与光纤传感装置5中当前监测的光纤20的初始端跳线连接端口连接；探测光源的光输出端口连接偏控设备12的输入端口，后经集线箱3与光纤传感装置5中当前监测的光纤20的末端另一跳线连接端口连接；第一光电探测器13的信号输入端与泵浦光源侧传感光纤连接，信号输出端与信号处理设备6的C接口连接，将探测到的泵浦光源的实际输出值传输给信号处理设备6以对泵浦光源的光信号的频率和功率值进行进一步调整；第二光电探测器14的信号输入端与探测光源侧传感光纤连接，信号输出端与信号处理设备6的D接口连接，将探测到的探测光源的实际输出值传输给信号处理设备6以对探测光源的光信号的频率和功率值进行进一步调整；测量计时功能用装置15的信号输入端与传感光纤一端连接，信号输出端与信号处理设备6的B接口连接实现对监测用光纤各点的空间定位；第三光电探测器16的信号输入端与光路控制设备10的传感光纤一端连接，信号输出端与信号处理设备6的A接口连接，实现对背向的受激布里渊散射信号功率进行测量。泵浦光源发射的泵浦脉冲光在本装置中传播时，可以使用阶梯函数来描述其轮廓形状，具体用H(t,Ω)＝H1(t,Ω)+H2(t,Ω)+H3(t,Ω)+H4(t,Ω)表示，其中H(t本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空间二维三向应力应变监测平台，其特征在于：包括信息采集装置(1)、光纤监测装置(2)、集线箱(3)和设置在待测结构体(5)中的空间二维三向应力应变传感器(4)；所述空间二维三向应力应变传感器(4)用于感知待测结构体(5)在外界因素作用下产生的应力应变信息；所述光纤监测装置(2)通过集线箱(3)与所述空间二维三向应力应变传感器(4)连接，对待测结构体(5)进行监测；所述信息采集装置(1)与所述光纤监测装置(2)连接，用于捕获和存储光纤监测数据并将监测信息进行显示。

【技术特征摘要】
2013.10.24 CN 201320660084.21.一种空间二维三向应力应变监测平台，其特征在于：包括信息采集装置(1)、
光纤监测装置(2)、集线箱(3)和设置在待测结构体(5)中的空间二维三向应力应变
传感器(4)；所述空间二维三向应力应变传感器(4)用于感知待测结构体(5)在外界
因素作用下产生的应力应变信息；所述光纤监测装置(2)通过集线箱(3)与所述空间
二维三向应力应变传感器(4)连接，对待测结构体(5)进行监测；所述信息采集装置
(1)与所述光纤监测装置(2)连接，用于捕获和存储光纤监测数据并将监测信息进行
显示。
2.根据权利要求1所述的空间二维三向应力应变监测平台，其特征在于：所述空
间二维三向应力应变传感器(4)包括圆盘状的基盘(17)、设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏怀智，杨孟，李皓，杨迁，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32