专利名称：具备保护外套损伤自检测功能的缆索及光纤检测、定位方法
技术领域：
本发明涉及一种钢缆索保护外套破坏点检测、定位技术，尤其涉及一种具备保护外套损 伤自检测功能的缆索及光纤检测、定位方法。
背景技术：
目前缆索主要通过在钢丝外挤塑高密度聚乙烯塑料来实现对钢丝的保护。然而在缆索生 产、运输、安装及使用过程屮，聚乙烯塑料保护外套极有可能遭受破坏， 一旦保护外套被破 坏，如果不能及时发现损伤部位，进行修复，水性物质极易侵入缆索内部，造成缆索内钢丝 的腐蚀，从而使钢丝的局部承力特性大大降低，最终引起缆索的局部断裂，造成恶性安全事 故的发生。
现有的损伤点检测办法主要分为人工检査法与缆索机器人检测法。人工检査法是指在缆 索安装之前通过人的肉眼来检査缆索保护外套的完好情况，不仅耗时、费力，而且基本检测 不出损伤点，更为致命的是，缆索一旦安装完毕，由于缆索悬于空中，根本无法再对缆索保 护外套进行检査。缆索爬行机器人检测法指在缆索机器人后部、缆索外周最少均匀布置三个 图像传感器，在机器人沿缆索移动过程中，实时拍摄缆索保护外套表面状况，经过后续图像 处理，通过人工或图像识别的方法区别损伤部位与正常部位的图像差异实现对缆索表面损伤 情况的检测。但该方法精度有限，耗时、费力，且对小型损伤无法探测。为避免白天光线对 图像信号的噪声进而影响检测结果的问题，通常还需在夜间进行检测。
综合以上，缆索保护外套损伤检测的现有技术很难真正实现对缆索保护外套损伤的探测 与定位，而随着缆索在各种基础设施中的大规模使用，为了避免恶性安全事故的发生，对缆 索保护外套局部损伤进行探测与定位显得日益重要，所以极有必要探索能对缆索保护外套损 伤状况进行快速分布式检测与定位的新方法。
发明内容
本发明提出了一种保护外套损伤自检测的光纤检测、定位方法，该方法利用分布式光纤 温度传感技术，对钢缆索保护外套内的温度进行分布式测量，根据温度分布的突变点，确定 缆索保护外套的损伤部位。
钢缆索全长敷设测温光纤，利用拉曼或布里渊分布式温度检测原理对测温光纤全长进行 温度分布式测量，对温度突变点进行探测和定位，从而实现对缆索保护外套损伤部位的检测； 如果测温光纤敷设长度内不存在温度突变点，则可确定不存在缆索保护外套破坏点。
敷设光纤的方法包括
在钢缆索制作中的钢丝扭绞阶段，在钢丝外围的凹槽铺设测温光纤，并利用高强复合带
3与挤塑形成的缆索保护外套将测温光纤与钢缆索进行包裹固定。
本发明还提出了一种具备保护外套损伤自检测的缆索，其结构为在钢缆索内的钢丝外 围，全长预埋测温光纤。
测温光纤铺设于钢丝外围的凹槽内，测温光纤和钢丝被外围缆索保护外套包裹。
钢丝外围可埋设单根，亦可沿钢缆索横截面圆周均匀埋设多根测温光纤。
测温光纤可为 一般通信用多模光纤。
本发明的有益技术效果是本发明与缆索爬行机器人检测法对比，有以下明显技术效果: 缆索爬行机器人检测法是靠获取损伤处与未损伤处的视觉图像差异来对保护外套损伤位置进 行探测与定位，而这种方法由于不能在线检测，所以只能不定期的进行，且对单根缆索的检 测就需数个小时，为了提高精度只能在夜晚进行，而由于局部细微损伤部位与正常部位的图 像差异很难判别所以使该方法精度很低，无法探测局部细微损伤。相比较而言，本发明具有 如下优点植入光纤的缆索本身即具备保护外套全方位检测与定位功能，后续检测只需将光 纤连接头接到分布式温度解调仪即可，所以提供了最大的便利；能够对缆索保护外套全长、 各面进行无缝检测，检测时间短，单次检测仅需几秒，适宜在线检测；由于对局部小损伤而 @，水性物质也会侵入缆索内部而引起温度突变效应，所以通过检测温度突变点来间接探测 损伤使探测精度大大提高。
图1预埋有测温光纤的钢缆索结构示意图2图1中截面A的结构示意图3存在破坏点时的分布式温度测量结果示意图中，钢丝l，测温光纤2，锚固区3，连接筒4，聚乙烯保护外套5，保护外套破坏点7， 拉曼或布里渊分布式温度解调仪8。
具体实施例方式
钢丝1外挤塑的高密度聚乙烯保护外套5不仅对钢缆索进行保护，而且会对钢缆索外空 间温度场进行一定的隔离。 一旦聚乙烯保护外套5 (保护外套)被破坏，出现保护外套破坏 点7，保护层温度隔离作用被破坏，水性物质侵入缆索内部。太阳照射下，水性物质挥发， 保护外套破坏点7处温度将会发生明显变化，产生温度突变点。
为了实现对钢缆索全长、各面的温度测量，在缆索全长埋设测温光纤2，利用拉曼或布 里渊分布式温度检测原理对测温光纤2全长进行温度分布式测量，对温度突变点进行探测和 定位，从而实现对保护外套破坏点7的检测。如果测温光纤2敷设长度内不存在温度突变点， 则可确定缆索保护外套未损坏。
参见图l、 2，在钢缆索内的钢丝l外围，全长预埋测温光纤2;其中，测温光纤2的预 埋方法包括在钢缆索制作中的钢丝扭绞阶段，在钢丝1外围的凹槽铺设测温光纤2，然后通过挤塑制作聚乙烯保护外套5，聚乙烯保护外套5将测温光纤2与钢丝1固定。测温光纤2 既做传感用，又做传输用，可采用一般通信用多模光纤。
参见图3，将预埋在钢缆索中的测温光纤2连接端子与拉曼或布里渊分布式温度解调仪8 相连，如果钢缆索聚乙烯保护外套5发生损伤，拉曼或布里渊分布式温度解调仪8将会出现 如图3所示的存在温度突变点的分布式温度测量结果，通过计算温度突变点的位置，可实现 对聚乙烯保护外套5的损伤探测与定位。
如果测温光纤2不存在突变点，则可确定缆索保护外套未损坏。
钢丝1外围可埋设一根或多根测温光纤2，埋设多根测温光纤2时，需均布于缆索外ffl， 保证对聚乙烯保护外套5内部温度的全方位测量，从而实现对缆索保护外套的全方位探测。
权利要求
1、一种保护外套损伤自检测的光纤检测、定位方法，其特征在于利用分布式光纤温度传感技术，对钢缆索保护外套内的温度进行分布式测量，根据温度分布的突变点，确定缆索保护外套的损伤部位。
2、 根据权利要求l所述的保护外套损伤自检测的光纤检测、定位方法，其特征在于钢 缆索全长敷设测温光纤(2)，利用拉曼或布里渊分布式温度检测原理对测温光纤(2)全长 进行温度分布式测量，对温度突变点进行探测和定位，从而实现对缆索保护外套损伤部位的 检测；如果测温光纤(2)敷设长度内不存在温度突变点，则可确定不存在缆索保护外套破坏 点(7)。
3、 根据权利要求2所述的保护外套损伤自检测的光纤检测、定位方法，其特征在于该 方法中敷设光纤的方法包括在钢缆索制作中的钢丝(1)扭绞阶段，在钢丝(1)外围的凹槽铺设测温光纤(2)，并 利用高强复合带与挤塑形成的缆索保护外套将测温光纤(2)与钢缆索进行包裹固定。
4、 一种具备保护外套损伤自检测的缆索，其特征在于在钢缆索内的钢丝(1)外围，全长预埋测温光纤(2)。
5、 根据权利要求4所述的具备保护外套损伤自检测的缆索，其特征在于测温光纤(2) 铺设于钢丝(1)外围的凹槽内，测温光纤(2)和钢丝(1)被外围缆索保护外套包裹。
6、 根据权利要求4所述的具备保护外套损伤自检测的缆索，其特征在于钢丝(1)外围可埋设单根，亦可沿钢缆索横截面圆周均匀埋设多根测温光纤(2)。
7、 根据权利要求4所述的具备保护外套损伤自检测的缆索，其特征在于测温光纤(2) 可为一般通信用多模光纤。
全文摘要
本发明公开了一种保护外套损伤自检测的光纤检测、定位方法，该方法利用分布式光纤温度传感技术，对钢缆索保护外套内的温度进行分布式测量，根据温度分布的突变点，确定缆索保护外套的损伤部位；本发明还公开了一种具备保护外套损伤自检测的缆索，其结构为在钢缆索内的钢丝外围，全长预埋一根或多根测温光纤。本发明的有益技术效果是通过对钢缆索保护外套的各面全长温度测量，实现对缆索保护外套全长、各面的无缝检测，检测时间短，探测精度高，操作简单，从而最大限度的提高桥梁安全运行状况，避免恶性安全事故发生。
文档编号G01K11/00GK101532973SQ20091010364
公开日2009年9月16日 申请日期2009年4月20日 优先权日2009年4月20日
发明者琳 刘, 俊 吴, 鹏 章, 陈伟民 申请人:重庆大学