一种基于碳涂覆光纤的梁柱节点混凝土裂缝监测系统的制作方法

本实用新型涉及建筑领域，具体涉及一种基于碳涂覆光纤的梁柱节点混凝土裂缝监测系统。

背景技术：

梁柱节点为立柱和横梁的相交节点，且梁柱节点核心区为立柱和横梁的相交区域。实际施工过程中，梁柱节点核心区的混凝土浇筑是一个施工难点，尤其是当梁柱节点处立柱混凝土强度等级与横梁混凝土强度等级不同，且立柱混凝土强度等级与横梁混凝土强度等级之间相差大于一个等级时，梁柱节点核心区的混凝土浇筑施工质量更难保证。现如今，梁柱节点核心区的混凝土浇筑施工没有一个合理的监测系统，因而实际施工时不可避免地存在施工质量不易保证等诸多问题，不仅影响施工工期，而且对整个结构的后期安全使用造成较大影响，目前，传统检验梁柱节点混凝土时一般采用直接眼观法的方法评价质量，但目测法由于人为操作的因素较高往往容易出现较大的误差。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于：现有技术中混凝土建筑开裂无法实时监测以及监测误差较大的技术问题。

本实用新型是通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种基于碳涂覆光纤的梁柱节点混凝土裂缝监测系统，包括立柱、横梁、碳涂覆光纤、光电信息转换模块、传输光缆、光纤传感解调主机、节点核心区、支架；

所述立柱、横梁相交的位置形成节点核心区；

所述碳涂覆光纤通过支架依次安装在横梁、节点核心区以及立柱上；

所述碳涂覆光纤、光电信息转换模块、传输光缆、光纤传感解调主机依次连接；

所述光电信息转换模块包括光电转换器、激光器、激光控制器、波分复用器、信号增益器；

所述光纤传感解调主机包括显示器、数据采集器、信号处理器、报警器；

所述激光控制器、激光器、波分复用器、光电转换器、信号增益器、传输光缆、数据采集器、信号处理器依次连接，且碳涂覆光纤连接至波分复用器，激光控制器连接至数据采集器，信号处理器分别连接至显示器、报警器。

本实用新型中的一种基于碳涂覆光纤的梁柱节点混凝土裂缝监测系统在实际应用时，根据梁柱节点施工速度，沿施工推进方向的每个节点处预置一扎一定长度的光纤，然后碳涂覆光纤利用光纤微弯效应感知梁柱节点核心区混凝土结构的裂缝和应变，激光控制器控制激光器发出激光信号，经波分复用器处理后传入碳涂覆光纤，经波分复用器后，再经过光电转换器将光信号转换为电信号，并利用信号增益器进行增益，再经过传输光缆将电信号传输给监控室的光纤传感解调主机，信号进入数据采集器，然后通过信号处理器对信号进行处理，并将相关信息传送至显示器以及报警器，从而可以实时监测混凝土结构的裂缝，此系统基于光纤传感技术，通过光电转换器和光纤传感解调主机，可以对梁柱节点核心区的混凝土裂缝进行实时监测预警，且监测较为准确、误差小，系统安全指数高、稳定性能好，可以在施工复杂环境下长时间运行，进行长距离的信号传输，能够准确反映梁柱节点核心区混凝土裂缝的出现情况，进行及时的预警，防范于未然，在人工采取相应的加固措施之后，保证了框架结构工程的施工质量，避免了梁柱节点核心区混凝土质量事故的发生。

优化的，所述碳涂覆光纤在横梁、立柱上按照v形分布，碳涂覆光纤在节点核心区横向分布。将碳涂覆光纤设置成在横梁、立柱上按照v形分布，在节点核心区横向分布，能够分别监测横梁、立柱、节点核心区各方向的裂缝情况。

优化的，所述碳涂覆光纤横向分布在节点核心区的上部。相比于节点核心区的下部，节点核心区的上部更容易产生裂缝等情况，将碳涂覆光纤横向设置在节点核心区的上部，能够更好的监测节点核心区的开裂情况。

优化的，所述碳涂覆光纤在横梁上分布时，v形碳涂覆光纤的顶部和底部分别位于横梁的上边和下边。将v形碳涂覆光纤的顶部和底部分别设置成位于横梁的上边和下边，能够使其尽可能覆盖横梁的表面，进而扩大监测范围，使监测更加准确、可靠。

优化的，除v形碳涂覆光纤的顶部和底部弯曲外，其余部位的碳涂覆光纤均伸直。将碳涂覆光纤设置成伸直状态，当裂缝出现时，此形变能够使碳涂覆光纤较快做出反应，进而将信号较快传送至后续单元，反应迅速、结果准确。

优化的，所述立柱上设置一段v形碳涂覆光纤，立柱两侧的横梁上各设置一段v形碳涂覆光纤。将碳涂覆光纤布置在节点核心区以及靠近节点核心区的附近，能够将需要重点监测的部位进行全面监测。

本实用新型的优点在于：

1.本实用新型中的一种基于碳涂覆光纤的梁柱节点混凝土裂缝监测系统在实际应用时，根据梁柱节点施工速度，沿施工推进方向的每个节点处预置一扎一定长度的光纤，然后碳涂覆光纤利用光纤微弯效应感知梁柱节点核心区混凝土结构的裂缝和应变，激光控制器控制激光器发出激光信号，经波分复用器处理后传入碳涂覆光纤，经波分复用器后，再经过光电转换器将传递过来的反映裂缝变化情况的光信号转换为电信号，并利用信号增益器进行增益，再经过传输光缆将电信号传输给监控室的光纤传感解调主机，信号进入数据采集器，然后通过信号处理器对信号进行处理，并将相关信息传送至显示器以及报警器，从而可以实时监测混凝土结构的裂缝，此系统基于光纤传感技术，通过光电转换器和光纤传感解调主机，可以对梁柱节点核心区的混凝土裂缝进行实时监测预警，且监测较为准确、误差小，系统安全指数高、稳定性能好，可以在施工复杂环境下长时间运行，进行长距离的信号传输，能够准确反映梁柱节点核心区混凝土裂缝的出现情况，进行及时的预警，防范于未然，在人工采取相应的加固措施之后，保证了框架结构工程的施工质量，避免了梁柱节点核心区混凝土质量事故的发生。

2.将碳涂覆光纤设置成在横梁、立柱上按照v形分布，在节点核心区横向分布，能够分别监测横梁、立柱、节点核心区各方向的裂缝情况。

3.相比于节点核心区的下部，节点核心区的上部更容易产生裂缝等情况，将碳涂覆光纤横向设置在节点核心区的上部，能够更好的监测节点核心区的开裂情况。

4.将v形碳涂覆光纤的顶部和底部分别设置成位于横梁的上边和下边，能够使其尽可能覆盖横梁的表面，进而扩大监测范围，使监测更加准确、可靠。

5.将碳涂覆光纤设置成伸直状态，当裂缝出现时，此形变能够使碳涂覆光纤较快做出反应，进而将信号较快传送至后续单元，反应迅速、结果准确。

6.将碳涂覆光纤布置在节点核心区以及靠近节点核心区的附近，能够将需要重点监测的部位进行全面监测。

附图说明

图1为本实用新型实施例中碳涂覆光纤铺设示意图；

图2为本实用新型实施例中梁柱节点俯视图；

图3为本实用新型实施例中光电信息转换模块原理示意图；

图4为本实用新型实施例中光纤传感解调主机结构示意图；

其中，1-立柱、2-横梁、3-碳涂覆光纤、4-光电转换器、5-光电信息转换模块、6-传输光缆、7-光纤传感解调主机、8-显示器、9-数据采集器、10-信号处理器、11-报警器、12-节点核心区、13-支架、14-激光器、15-激光控制器、16-波分复用器、17-信号增益器。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种基于碳涂覆光纤的梁柱节点混凝土裂缝监测系统，包括立柱1、横梁2、碳涂覆光纤3、光电信息转换模块5、传输光缆6、光纤传感解调主机7、节点核心区12、支架13。

所述立柱1、横梁2相交的位置形成节点核心区12，所述碳涂覆光纤3通过支架13依次安装在横梁2、节点核心区12以及立柱1上。

如图1-2所示，所述碳涂覆光纤3、光电信息转换模块5、传输光缆6、光纤传感解调主机7依次通信连接。

如图3所示，所述光电信息转换模块5包括光电转换器4、激光器14、激光控制器15、波分复用器16、信号增益器17。

如图4所示，所述光纤传感解调主机7包括显示器8、数据采集器9、信号处理器10、报警器11。

如图4所示，所述激光控制器15、激光器14、波分复用器16、光电转换器4、信号增益器17、传输光缆6、数据采集器9、信号处理器10依次通信连接，且碳涂覆光纤3连接至波分复用器16，激光控制器15连接至数据采集器9，信号处理器10分别连接至显示器8、报警器11。

如图1所示，本实施例中，所述碳涂覆光纤3在横梁2、立柱1上按照v形分布，碳涂覆光纤3在节点核心区12横向分布，所述碳涂覆光纤3横向分布在节点核心区12的上部，所述碳涂覆光纤3在横梁2上分布时，v形碳涂覆光纤3的顶部和底部分别位于横梁2的上边和下边，除v形碳涂覆光纤3的顶部和底部弯曲外，其余部位的碳涂覆光纤3均伸直，所述立柱1上设置一段v形碳涂覆光纤3，立柱1两侧的横梁2上各设置一段v形碳涂覆光纤3。

本实施例中的碳涂覆光纤3、光电转换器4、光电信息转换模块5、传输光缆6、光纤传感解调主机7、显示器8、数据采集器9、信号处理器10、报警器11、支架13、激光器14、激光控制器15、波分复用器16、信号增益器17等构件均有现有技术，市购即可。

工作原理：

综合参考图1-4，本实用新型中的一种基于碳涂覆光纤的梁柱节点混凝土裂缝监测系统在实际应用时，根据梁柱节点施工速度，沿施工推进方向的每个节点处预置一扎一定长度的光纤，然后碳涂覆光纤利用光纤微弯效应感知梁柱节点核心区混凝土结构的裂缝和应变，激光控制器15控制激光器14发出激光信号，经波分复用器16处理后传入碳涂覆光纤3，经波分复用器16后，再经过光电转换器4将传递过来的反映裂缝变化情况的光信号转换为电信号，并利用信号增益器17进行增益，再经过传输光缆6将电信号传输给监控室的光纤传感解调主机7，信号进入数据采集器9，然后通过信号处理器10对信号进行处理，并将相关信息传送至显示器8以及报警器11，从而可以实时监测混凝土结构的裂缝，此系统基于光纤传感技术，通过光电转换器4和光纤传感解调主机7，可以对梁柱节点核心区的混凝土裂缝进行实时监测预警，且监测较为准确、误差小，系统安全指数高、稳定性能好，可以在施工复杂环境下长时间运行，进行长距离的信号传输，能够准确反映梁柱节点核心区混凝土裂缝的出现情况，进行及时的预警，防范于未然，在人工采取相应的加固措施之后，保证了框架结构工程的施工质量，避免了梁柱节点核心区混凝土质量事故的发生。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。