一种水工混凝土用的光纤声发射感知装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种水工混凝土用的光纤声发射感知装置，包括若干个传感光纤声发射布设装置和声发射源，所述传感光纤声发射布设装置包括底板和与底板两侧固定连接的第一侧板和第二侧板，第一侧板和第二侧板的顶部通过弧载纤道连接；所述弧载纤道内设有传感光纤，传感光纤通过压块压紧在弧载纤道内；所述声发射源与传感光纤的一端连接，传感光纤的另一端与接收器连接，接收器依次与光探测器、第二放大器、信号处理器、存储器和混凝土结构体监测与评估信息系统连接。本实用新型专利技术采用mm级飞秒脉冲技术可以将空间分辨率提高到mm级，不同的声发射信息会传递给第一传感光纤和第二传感光纤，具有高精度、高空间分辨率、分布式、同步性等特点。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及水工混凝土用的光纤声发射感知装置，属于混凝土结构安全监测与探测领域。
技术介绍
自从美国康宁公司生产出第一根低损耗光纤以来，光纤通讯技术得到迅猛发展，各种新型的光器件、光电器件也被不断地研发出来，此时，光纤传感技术开始萌芽，1977年美国海军研究所(NRL)开始执行由Charles M.Davis博士主持的Foss计划(光纤传感器系统)，从此光纤传感器开始问世，随后的OTDR、BOTDA、FBG等技术被不断地提出，光纤传感技术越来越被重视与利用，但是由于其空间分辨过低、大传输距离时光损过高等因素，严重阻碍着光纤传感技术向着小型化、远程化、分布式、高精度的发展；当应力、温度、腐蚀、荷载等外界因素对混凝土结构体进行干扰时，材料内部会产生断裂或者变形等情况，此时结构体会释放出弹性能，也是就声发射，声发射技术本质上讲，就是采用一些声发射传感器来感知与采集这些声发射信号，通过存储与辨析这些声发射信号来推断结构体内可能存在的损伤与破坏，最终对混凝土结构体的服役性态给出判断，声发射技术具有动态性、敏感性、整体性等优点，但是仍然存在较多缺陷，比如信号传输距离短、监测内容少、抗电磁干扰能力差等缺点，严重的阻碍着其发展；因此，如何将传感光纤技术与声发射技术进行融合，取长补短，更大程度地提高对混凝土结构体的监测与探测能力，当前有一些关于传感光纤技术与声发射技术融合的介绍，但存在着众多问题，基本是FBG与声发射技术的融合，FBG与声发射技术融合不能实现分布式监测与探测，不能充分发挥各自优点，关于分布式传感光纤技术与声发射技术的融合更是少见，且对于混凝土结构体内不可见或者微小的结构损伤无能为力，因此，需要研发一种高精度、高空间分辨率、远距离监测的新型的分布式传感光纤技术与声发射技术融合的新技术。
技术实现思路
技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本技术提供一种水工混凝土用的光纤声发射感知装置，具有高精度、高空间分辨率、分布式、同步性等特点，可实现结构体内微小结构损伤的高精度探测与监测，其布设灵活、移动方便，在降低监测成本、提高监测精度及提升工程实用化能力等方面具有突出优势。技术方案：为解决上述技术问题，本技术的一种水工混凝土用的光纤声发射感知装置，包括若干个传感光纤声发射布设装置和声发射源，所述传感光纤声发射布设装置包括底板和与底板两侧固定连接的第一侧板和第二侧板，第一侧板和第二侧板的顶部通过弧载纤道连接，底板、第一侧板、第二侧板和弧载纤道形成主共腔洞；所述弧载纤道内设有第一传感光纤和第二传感光纤，传感光纤通过压块压紧在弧载纤道内，压块上设有若干组弹簧，弹簧通过盖板压紧压块，盖板安装在第一侧板和第二侧板上；所述声发射源与第一传感光纤和第二传感光纤的一端连接，第一传感光纤和第二传感光纤的另一端与接收器连接，接收器依次与光探测器、第二放大器、信号处理器、存储器和混凝土结构体监测与评估信息系统连接。作为优选，还包括激光光源，激光光源依次通过锁模激光器、偏振分束器、非线性放大器、光谱仪、迈克尔逊干涉仪、飞秒脉冲、边缘滤波器、第一放大器和光分器连接，光分器与第一传感光纤和第二传感光纤连接。作为优选，所述第一侧板上沿传感光纤轴线方向设有若干个第一通孔。作为优选，所述第二侧板上沿传感光纤轴线方向设有若干个第二通孔。作为优选，所述压块下方设有分隔两条传感光纤的隔纤壁。在本技术中，所述第一通孔为共腔圆孔，共腔圆孔截面为圆孔，第二通孔为共腔六角孔，共腔六角孔截面为六角孔，第一通孔和第二通孔均为奇数个。有益效果：本技术的水工混凝土用的光纤声发射感知装置，采用mm级飞秒脉冲技术可以将空间分辨率提高到mm级，不同的声发射信息会传递给第一传感光纤和第二传感光纤，进而通过高空间分辨率低探测第一传感光纤和第二传感光纤光信息的变化实现对结构体的内部损伤与微小损伤的检测与监测，具有高精度、高空间分辨率、分布式、同步性等特点。附图说明图1为本技术的结构示意图。图2为图1中传感光纤声发射布设装置的结构示意图。具体实施方式如图1和图2所示，为了更好地对本专利技术的具体应用进行描述，特选定中国某高混凝土坝坝踵处内部可能出现裂缝的情况，将基于传感光纤声发射技术的水工混凝土用的光纤声发射感知装置埋置于某高混凝土坝坝踵处内，现特将本装置具体的实际工程应用进行细致描述。一种水工混凝土用的光纤声发射感知装置，包括传感光纤声发射布设模块和声发射模块，传感光纤模块与声发射模块通过混凝土结构体监测与评估信息系统相连接，传感光纤声发射布设模块包括了四个传感光纤声发射布设装置，每个传感光纤声发射布设装置中均布设有GJJV型号紧套第一传感光纤312和GJJV型号紧套第二传感光纤313，在水荷载作用下高混凝土坝坝踵内部会产生不同程度的裂缝，但是从表观并不能发现，因此需要探测可能出现内部的微观的裂缝，声发射模块中声发射源336将声发射波传递给传感光纤声发射布设模块中GJJV型号紧套第一传感光纤312和GJJV型号紧套第二传感光纤313，GJJV型号紧套第一传感光纤312和GJJV型号紧套第二传感光纤313与声发射模块中接收器334的输入端相连接，后依次经过光探测器333、第二放大器332、信号处理器331和存储器330，最后与混凝土结构体监测与评估信息系统329相连接。本实施例中，激光光源319可以发出激光脉冲，且激光光源319的输出端与锁模激光器320的输入端相连接，利用锁模技术可以产生激光超短脉冲，将激光脉冲的宽度缩短到飞秒量级，产生高的脉冲宽度和功率值，锁模激光器320的输出端与偏振分束器321的输入端相连接，偏振分束器321的输出端与非线性放大器322的输入端相连接，非线性放大器322的输出端与光谱仪323的输入端连接，利用光谱仪323，通过光电倍增管等光探测器测量谱线不同波长位置强度的装置，光谱仪323的输出端与迈克尔逊干涉仪324的输入端连接，迈克尔逊干涉仪324输出的飞秒脉冲经过边缘滤波器326的输入端后进入第一放大器327的输入端，第一放大器327的输出端与光分器328的输入端连接，光分器328的输出端与四个传感光纤声发射布设装置335中的第一传感光纤312和第二传感光纤313的输入端相连接。本实施例中，每个传感光纤声发射布设装置包括了压块303、弧度π、半径为5cm圆弧形式的弧载纤道311、GJJV型号紧套第一传感光纤312、直径为3cm、截面是圆形结构的共腔圆孔306、长度20cm、宽度5cm的第一侧板304、长度5cm、宽度1cm的第一弧盖300、开孔高2cm、宽4cm的第一外接槽316、长度10cm、宽度1cm的盖板302、长度20cm、宽度5cm的第二侧板305、截面为等边六边形、边长为1cm的共腔六角孔307、开孔高2cm、宽4cm的第二外接槽317、GJJV型号紧套第二传感光纤313、开孔高1cm、宽5cm的底外接槽318和弹簧301。GJJV型号紧套第一传感光纤312和GJJV型号紧套第二传感光纤313放到弧度π、半径为5cm圆弧形式的弧载纤道311中，在第一侧板304和第二侧板上305分别布设有共腔圆306和共腔六角孔307，第一侧板304和第二侧板305分别与弧载纤道311相连接，长度20cm、宽度5cm的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水工混凝土用的光纤声发射感知装置，其特征在于：包括若干个传感光纤声发射布设装置和声发射源，所述传感光纤声发射布设装置包括底板和与底板两侧固定连接的第一侧板和第二侧板，第一侧板和第二侧板的顶部通过弧载纤道连接，底板、第一侧板、第二侧板和弧载纤道形成主共腔洞；所述弧载纤道内设有第一传感光纤和第二传感光纤，传感光纤通过压块压紧在弧载纤道内，压块上设有若干组弹簧，弹簧通过盖板压紧压块，盖板安装在第一侧板和第二侧板上；所述声发射源与第一传感光纤和第二传感光纤的一端连接，第一传感光纤和第二传感光纤的另一端与接收器连接，接收器依次与光探测器、第二放大器、信号处理器、存储器和混凝土结构体监测与评估信息系统连接。

【技术特征摘要】
1.一种水工混凝土用的光纤声发射感知装置，其特征在于：包括若干个传感光纤声发射布设装置和声发射源，所述传感光纤声发射布设装置包括底板和与底板两侧固定连接的第一侧板和第二侧板，第一侧板和第二侧板的顶部通过弧载纤道连接，底板、第一侧板、第二侧板和弧载纤道形成主共腔洞；所述弧载纤道内设有第一传感光纤和第二传感光纤，传感光纤通过压块压紧在弧载纤道内，压块上设有若干组弹簧，弹簧通过盖板压紧压块，盖板安装在第一侧板和第二侧板上；所述声发射源与第一传感光纤和第二传感光纤的一端连接，第一传感光纤和第二传感光纤的另一端与接收器连接，接收器依次与光探测器、第二放大器、信号处理器、存储器和混凝土结构体监测与评估信息系统连接。...

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