應用分布式裸光纖光柵進行建筑結構健康監(jiān)測的方法技術

本發(fā)明專利技術提供了一種應用分布式裸光纖光柵進行建筑結構健康監(jiān)測的方法。該方法包括：在建筑結構的構件表面選定監(jiān)測點，根據(jù)所有的監(jiān)測點設定光纖布置路徑，在所述光纖布置路徑上布設光纖；在所述光纖上設置分布式裸光纖光柵傳感器，所述分布式裸光纖光柵傳感器與所述監(jiān)測點對應；將所有分布式裸光纖光柵傳感器組成網絡，通過所述分布式裸光纖光柵傳感器感知和記錄所述建筑結構的溫度和應變變化。該健康監(jiān)測方法可用于古建筑結構溫度和變形監(jiān)測，高溫報警，預防火災的發(fā)生；過大和急劇變形報警，及時采取維修和加固措施，避免結構的破壞和倒塌。

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.

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
應用分布式裸光纖光柵進行建筑結構健康監(jiān)測的方法
本專利技術涉及結構健康監(jiān)測
，尤其涉及一種應用分布式裸光纖光柵進行建筑結構健康監(jiān)測的方法。
技術介紹
結構健康監(jiān)測系統(tǒng)目前廣泛應用于土木工程的重大或復雜結構，以輔助對結構安全狀況進行判斷。古建筑的健康監(jiān)測研究不僅是為古建筑加固保護提供定性與定量分析的工具，也是古建筑遺產管理工作的重要組成部分。根據(jù)世界文化遺產委員會以及我國政府對世界文化遺產監(jiān)測工作的要求，古建筑的健康監(jiān)測與保護是勢在必行的。傳統(tǒng)的建筑結構健康監(jiān)測方法有：人工巡視、大地測量法、三維激光掃描技術、電測法等。光纖光柵監(jiān)測技術受到了越來越多的土木工程健康監(jiān)測行業(yè)的肯定，特別是在保護建筑的健康監(jiān)測方面，提高結構的安全性與可靠性，并延長其使用期限等，光纖光柵監(jiān)測技術發(fā)揮著重要的作用。目前，現(xiàn)有技術中還沒有一種有效地利用光纖光柵對建筑結構進行健康監(jiān)測的方法。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術的實施例提供了一種應用分布式裸光纖光柵進行建筑結構健康監(jiān)測的方法，以實現(xiàn)有效地對建筑結構進行健康監(jiān)測。為了實現(xiàn)上述目的，本專利技術采取了如下技術方案。一種應用分布式裸光纖光柵進行建筑結構健康監(jiān)測的方法，包括：在建筑結構的構件表面選定監(jiān)測點，根據(jù)所有的監(jiān)測點設定光纖布置路徑，在所述光纖布置路徑上布設光纖；在所述光纖上設置分布式裸光纖光柵傳感器，所述分布式裸光纖光柵傳感器與所述監(jiān)測點對應；將所有分布式裸光纖光柵傳感器組成網絡，通過所述分布式裸光纖光柵傳感器感知和記錄所述建筑結構的溫度和應變變化。進一步地，所述光纖為裸光纖，所述光纖光柵傳感器為裸光纖光柵。進一步地，根據(jù)結構構件的監(jiān)測點數(shù)量以及監(jiān)測點之間的距離參數(shù)，在所述分布式裸光纖上刻制與對應監(jiān)測點相同參數(shù)的布拉格光柵。進一步地，所述監(jiān)測點包括變形控制監(jiān)測點和溫度控制監(jiān)測點。進一步地，采用膠粘劑將所述分布式裸光纖光柵在對應的在監(jiān)測點處與建筑結構的構件粘結固定。進一步地，整個光纖只粘結裸光纖光柵部分，作為信號傳輸?shù)某寺愎饫w光柵部分之外的其它部分無需粘結。由上述本專利技術的實施例提供的技術方案可以看出，本專利技術適用于環(huán)境穩(wěn)定的古建筑結構中；且適用于狹窄空間或不規(guī)則結構構件的監(jiān)測中；同時適用于構件復雜且旅游觀光頻繁，要求監(jiān)測損傷輕微的古建筑結構構件(例如圖案精美、花紋復雜的木梁或木柱)中。本專利技術附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變得明顯，或通過本專利技術的實踐了解到。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本專利技術實施例提供的應用裸光纖光柵對建筑結構進行健康監(jiān)測的示意圖。圖2為本專利技術實施例提供的建筑結構構件的監(jiān)測點選取示意圖。圖3為本專利技術實施例提供的測點光纖布設示意圖。圖4為本專利技術實施例提供的整體結構的監(jiān)測點處光纖點粘結示意圖。圖5為本專利技術實施例提供的局部單個的監(jiān)測點處光纖點粘結示意圖。具體實施方式下面詳細描述本專利技術的實施方式，所述實施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施方式是示例性的，僅用于解釋本專利技術，而不能解釋為對本專利技術的限制。本
技術人員可以理解，除非特意聲明，這里使用的單數(shù)形式“一”、“一個”、“所述”和“該”也可包括復數(shù)形式。應該進一步理解的是，本專利技術的說明書中使用的措辭“包括”是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加一個或多個其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應該理解，當我們稱元件被“連接”或“耦接”到另一元件時，它可以直接連接或耦接到其他元件，或者也可以存在中間元件。此外，這里使用的“連接”或“耦接”可以包括無線連接或耦接。這里使用的措辭“和/或”包括一個或更多個相關聯(lián)的列出項的任一單元和全部組合。本
技術人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術語(包括技術術語和科學術語)具有與本專利技術所屬領域中的普通技術人員的一般理解相同的意義。還應該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術語應該被理解為具有與現(xiàn)有技術的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。為便于對本專利技術實施例的理解，下面將結合附圖以幾個具體實施例為例做進一步的解釋說明，且各個實施例并不構成對本專利技術實施例的限定。實施例一本專利技術實施例為了克服傳統(tǒng)的監(jiān)測方法的不足，針對特定建筑結構監(jiān)測需求，提供了一種微損傷前提下，采用裸光纖光柵傳感器監(jiān)測結構構件特定監(jiān)測點，達到監(jiān)測結構構件變形與溫度目地的結構健康監(jiān)測方法。本專利技術實施例提出的應用分布式裸光纖光柵進行建筑結構健康監(jiān)測的方法包括：先在需要進行健康監(jiān)測的建筑結構構件(如梁柱等)表面上選取具有代表性的一定數(shù)量的監(jiān)測點，并且根據(jù)這些監(jiān)測點的應變或溫度監(jiān)測可得到構件的變形或溫度變化。根據(jù)所有的監(jiān)測點設定光纖布置路徑，在所述光纖布置路徑上布設光纖；在所述光纖上設置分布式裸光纖光柵傳感器，所述分布式裸光纖光柵傳感器與所述監(jiān)測點對應。然后，將所有分布式裸光纖光柵傳感器組成網絡，匯成全方位的結構健康監(jiān)測網絡，通過所述分布式裸光纖光柵傳感器感知和記錄所述建筑結構的溫度和應變變化。在實際應用中，可以對需要測量的建筑結構構件，選擇合理的單根光纖布置網絡，從而可通過單根裸光纖完成多個構件的應變或溫度測量。本專利技術選用分布式裸光纖光柵作為光纖光柵傳感器，分布式裸光纖光柵對結構的應變或溫度進行健康監(jiān)測，采用合理的刻制方法寫入光柵，光柵的刻制參數(shù)應與構件上監(jiān)測點相對應。制備分布式裸光纖光柵傳感器時，要根據(jù)結構構件的監(jiān)測點數(shù)量以及點與點之間的距離等參數(shù)，在所選用的分布式裸光纖上刻制與對應構件監(jiān)測點相同參數(shù)的布拉格光柵。上述監(jiān)測點的參數(shù)指：監(jiān)測點與監(jiān)測點之間的距離、監(jiān)測點數(shù)量等。光纖光柵傳感器指的就是裸光纖光柵，每一個光柵都要與監(jiān)測點一一對應，也可以說每一個光柵就是一個傳感器，光纖光柵傳感器的位置與監(jiān)測點位置相同。分布式裸光纖光柵的參數(shù)包括：光柵數(shù)量、光柵間距、光柵長度、光柵應變測量范圍等。“分布式”是指一根光纖上可刻制多個光柵從而測量多個點位。光纖光柵傳感器與結構構件之間采用應變傳遞較好的膠粘劑在監(jiān)測點粘結固定；布設完成的分布式光纖光柵傳感器組網后，通過光纖光柵解調儀實時感知和記錄所監(jiān)測結構的溫度和應變變化，從而實現(xiàn)對建筑結構高溫(火災)、應力及變形等方面的健康監(jiān)測。上述構件監(jiān)測點應選取有限個反應構件變形特性的測點，測點應變范圍及測點間距應符合光纖材性要求。上述單根光纖布置路徑，應考慮結構構件的位置，合理布置單根光纖從而實現(xiàn)選定構件的健康監(jiān)測。所述的膠粘劑，選取傳遞率好的膠體類型，膠體對光柵具有一定保護作用，可提高光纖傳感器的耐久性。所述的膠粘劑，在光柵對應的監(jiān)測點處粘結，整個光纖與結構構件點粘結，作為光信號傳輸作用的光纖段根據(jù)需求選擇性粘結。所述光纖解調裝置即通過檢測波長的變化推導出外界應變或溫度變化，從而對構件變形或構件溫度起到監(jiān)測作用。布設完成的分布式光纖光柵傳感器組網后，通過本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種應用分布式裸光纖光柵進行建筑結構健康監(jiān)測的方法，其特征在于，包括：在建筑結構的構件表面選定監(jiān)測點，根據(jù)所有的監(jiān)測點設定光纖布置路徑，在所述光纖布置路徑上布設光纖；在所述光纖上設置分布式裸光纖光柵傳感器，所述分布式裸光纖光柵傳感器與所述監(jiān)測點對應；將所有分布式裸光纖光柵傳感器組成網絡，通過所述分布式裸光纖光柵傳感器感知和記錄所述建筑結構的溫度和應變變化。

【技術特征摘要】
1.一種應用分布式裸光纖光柵進行建筑結構健康監(jiān)測的方法，其特征在于，包括：在建筑結構的構件表面選定監(jiān)測點，根據(jù)所有的監(jiān)測點設定光纖布置路徑，在所述光纖布置路徑上布設光纖；在所述光纖上設置分布式裸光纖光柵傳感器，所述分布式裸光纖光柵傳感器與所述監(jiān)測點對應；將所有分布式裸光纖光柵傳感器組成網絡，通過所述分布式裸光纖光柵傳感器感知和記錄所述建筑結構的溫度和應變變化。2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述光纖為裸光纖，所述光纖光柵傳感器為裸光纖光柵。3.根據(jù)權利要求2...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：周長東，阿斯哈，
申請(專利權)人：北京交通大學，
類型：發(fā)明
國別省市：北京,11