一种基于光纤声波传感的桥梁结构健康监测装置的制作方法

1.本发明涉及桥梁工程技术领域，更具体为一种基于光纤声波传感的桥梁结构健康监测装置。


背景技术：

2.随着交通建设事业的蓬勃发展，一些大跨度和超大跨度桥梁的相继建成，人们对这些大型重要桥梁的安全性、耐久性与正常使用功能日渐关注和重视，桥梁健康监测的研究与监测系统的开发应运而生，并得到迅速发展。
3.桥梁结构一般会受到两种损伤——突然损伤和累积损伤。突然损伤由突然事件引起，如天灾(地震、台风)或人祸(事故、破坏、爆炸、火灾)，使损伤突然达到一定的值，一般情况下都能知道发生损伤的时间和部位，可以在灾害发生后立即检查损伤部位。累积损伤则有缓慢累积的性质，人们不知道损伤在哪里，也不知道什么时间损伤就会影响使用和安全，只能靠长期连续的全面梭查，因此检查只能在正常交通情况下进行，而不得影响桥梁的正常使用，所以检查累积损伤要比检查突然损伤困难的多。
4.目前这种检查主要靠人工检查。因此很难采用基于对结构的局部构件损伤进行准确定位，并有效地评估其损伤的程度。为此，需要设计一个新的方案给予改进。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种基于光纤声波传感的桥梁结构健康监测装置，解决了桥梁检查主要靠人工检查。因此很难采用基于对结构的局部构件损伤进行准确定位，并有效地评估其损伤的程度的问题，满足实际使用需求。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于光纤声波传感的桥梁结构健康监测装置，包括：分布式光纤声波传感器、传感光缆、桥梁结构健康监测报警控制器，所述桥梁结构健康监测报警控制器包括分布式光纤振动测试系统和振动信号识别系统，所述分布式光纤声波传感器共设置有若干个且按照直线方式等距布设在桥梁的路基中，所述分布式光纤声波传感器实时采集和定位施加在分布式光纤声波传感器上的振动信号，所述传感光缆的两端分别与分布式光纤声波传感器和桥梁结构健康监测报警控制器连接，分布式光纤声波传感器对桥梁结构自身弹性波、受外界影响所产生的振动波进行监测，分布式光纤振动测试系统采集和定位分布式光纤振动传感器感知的各种振动信号，通过振动信号识别系统对各种振动信号进行处理，识别对桥梁健康结构有危害的振动信号并对危害振动信号进行标记，识别振动信息并实时上报到报警终控中心。
7.作为本发明的一种优选实施方式，所述振动信号识别系统实时处理各种振动信号，根据识别出的各种振动信号能量谱图，根据分布式光纤声波传感器的位置信息和振动信号强度来确定桥梁发生危害的规模和位置。
8.作为本发明的一种优选实施方式，所述分布式光纤声波传感器采集的声波信号为桥梁自身受力不均所产生的声发射(弹性波)或由桥、车辆及天气所造成的振动波。
9.作为本发明的一种优选实施方式，所述分布式光纤声波传感器采集回来的声波信息经报警控制器识别后对涉及桥梁结构有危害的信息发出报警。
10.作为本发明的一种优选实施方式，所述分布式光纤声波传感器采用相位解调型的分布式光纤声波传感(das)系统。
11.作为本发明的一种优选实施方式，每个分布式光纤声波传感器具有独立编号，且编号具有与其对应的位置信息，便于快速的对振动信号位置进行定位。
12.作为本发明的一种优选实施方式，所述传感光缆采用单模光纤。
13.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
14.本发明，采用分布式光纤声波传感器实时监测桥梁自身受力不均所产生的声发射(弹性波)和由桥、车辆及天气所造成的振动波，振动信号识别系统识别出振动信号类型，并根据识别出的各种振动信号能量谱图，对其进行判断，判断为危险振动信号后，通过报警控制器实时报警，解决了当前桥梁结构健康监测报警延迟的难题。
附图说明
15.图1为本发明所述基于光纤声波传感的桥梁结构健康监测装置的结构图。
16.图中:1、分布式光纤声波传感器；2、传感光缆；3、桥梁结构健康监测报警控制器。
具体实施方式
17.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
18.请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种基于光纤声波传感的桥梁结构健康监测装置，包括：分布式光纤声波传感器1、传感光缆2、桥梁结构健康监测报警控制器3，桥梁结构健康监测报警控制器3包括分布式光纤振动测试系统和振动信号识别系统，分布式光纤声波传感器1共设置有若干个且按照直线方式等距布设在桥梁的路基中，分布式光纤声波传感器1实时采集和定位施加在分布式光纤声波传感器1上的振动信号，传感光缆2的两端分别与分布式光纤声波传感器1和桥梁结构健康监测报警控制器3连接，分布式光纤声波传感器1对桥梁结构自身弹性波、受外界影响所产生的振动波进行监测，分布式光纤振动测试系统采集和定位分布式光纤振动传感器感知的各种振动信号，通过振动信号识别系统对各种振动信号进行处理，识别对桥梁健康结构有危害的振动信号并对危害振动信号进行标记，识别振动信息并实时上报到报警终控中心，报警终控中心根据振动信息来快速确认振动坐标以及振动的范围，快速到达现场处理。
19.进一步改进地，振动信号识别系统实时处理各种振动信号，根据识别出的各种振动信号能量谱图，根据分布式光纤声波传感器1的位置信息和振动信号强度来确定桥梁发生危害的规模和位置，根据不同位置的传感器传输振动信息强度来确认振动中心以及振动所影响的范围。
20.进一步改进地，分布式光纤声波传感器1采集的声波信号为桥梁自身受力不均所产生的声发射(弹性波)或由桥、车辆及天气所造成的振动波。
21.进一步改进地，分布式光纤声波传感器1采集回来的声波信息经报警控制器识别后对涉及桥梁结构有危害的信息发出报警。
22.进一步改进地，分布式光纤声波传感器1采用相位解调型的分布式光纤声波传感(das)系统，光纤声波传感系统的灵敏度较高，可以用于高压、电气噪声、高温、腐蚀、或其它的恶劣环境，电绝缘性能好，抗电磁干扰能力强，非侵入性，高灵敏度，容易实现对被测信号的远距离监控，耐腐蚀，防爆，光路有可挠曲性，便于与计算机联接。
23.进一步改进地，每个分布式光纤声波传感器1具有独立编号，且编号具有与其对应的位置信息，便于快速的对振动信号位置进行定位。
24.具体地，传感光缆2采用单模光纤，单模光纤运行在100m/s或1g/s的数据速率，传输距离都可以达到至少5公里。单模光纤更适用于远程信号传输。
25.本发明在使用时，可感应到桥梁结构自身开裂及桥上车辆行驶的噪声及其环境噪声，通过模态振动分析对各个点基准频率的分析，当桥梁结构发生变化其基准频率就会发生变化，通过模态振动分析进而对整个桥梁结构健康实时监测，根据识别出的各种振动信号能量谱图，对其进行判断，判断为危险振动信号后，通过报警控制器实时报警并给出振动位置和振动范围，快速的对其进行定位。
26.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。