專利名稱：具備保護外套損傷自檢測功能的纜索及光纖檢測、定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋼纜索保護外套破壞點檢測、定位技術(shù)，尤其涉及一種具備保護外套損 傷自檢測功能的纜索及光纖檢測、定位方法。
背景技術(shù)：
目前纜索主要通過在鋼絲外擠塑高密度聚乙烯塑料來實現(xiàn)對鋼絲的保護。然而在纜索生 產(chǎn)、運輸、安裝及使用過程屮，聚乙烯塑料保護外套極有可能遭受破壞， 一旦保護外套被破 壞，如果不能及時發(fā)現(xiàn)損傷部位，進行修復(fù)，水性物質(zhì)極易侵入纜索內(nèi)部，造成纜索內(nèi)鋼絲 的腐蝕，從而使鋼絲的局部承力特性大大降低，最終引起纜索的局部斷裂，造成惡性安全事 故的發(fā)生。
現(xiàn)有的損傷點檢測辦法主要分為人工檢査法與纜索機器人檢測法。人工檢査法是指在纜 索安裝之前通過人的肉眼來檢査纜索保護外套的完好情況，不僅耗時、費力，而且基本檢測 不出損傷點，更為致命的是，纜索一旦安裝完畢，由于纜索懸于空中，根本無法再對纜索保 護外套進行檢査。纜索爬行機器人檢測法指在纜索機器人后部、纜索外周最少均勻布置三個 圖像傳感器，在機器人沿纜索移動過程中，實時拍攝纜索保護外套表面狀況，經(jīng)過后續(xù)圖像 處理，通過人工或圖像識別的方法區(qū)別損傷部位與正常部位的圖像差異實現(xiàn)對纜索表面損傷 情況的檢測。但該方法精度有限，耗時、費力，且對小型損傷無法探測。為避免白天光線對 圖像信號的噪聲進而影響檢測結(jié)果的問題，通常還需在夜間進行檢測。
綜合以上，纜索保護外套損傷檢測的現(xiàn)有技術(shù)很難真正實現(xiàn)對纜索保護外套損傷的探測 與定位，而隨著纜索在各種基礎(chǔ)設(shè)施中的大規(guī)模使用，為了避免惡性安全事故的發(fā)生，對纜 索保護外套局部損傷進行探測與定位顯得日益重要，所以極有必要探索能對纜索保護外套損 傷狀況進行快速分布式檢測與定位的新方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種保護外套損傷自檢測的光纖檢測、定位方法，該方法利用分布式光纖 溫度傳感技術(shù)，對鋼纜索保護外套內(nèi)的溫度進行分布式測量，根據(jù)溫度分布的突變點，確定 纜索保護外套的損傷部位。
鋼纜索全長敷設(shè)測溫光纖，利用拉曼或布里淵分布式溫度檢測原理對測溫光纖全長進行 溫度分布式測量，對溫度突變點進行探測和定位，從而實現(xiàn)對纜索保護外套損傷部位的檢測； 如果測溫光纖敷設(shè)長度內(nèi)不存在溫度突變點，則可確定不存在纜索保護外套破壞點。
敷設(shè)光纖的方法包括
在鋼纜索制作中的鋼絲扭絞階段，在鋼絲外圍的凹槽鋪設(shè)測溫光纖，并利用高強復(fù)合帶
3與擠塑形成的纜索保護外套將測溫光纖與鋼纜索進行包裹固定。
本發(fā)明還提出了一種具備保護外套損傷自檢測的纜索，其結(jié)構(gòu)為在鋼纜索內(nèi)的鋼絲外 圍，全長預(yù)埋測溫光纖。
測溫光纖鋪設(shè)于鋼絲外圍的凹槽內(nèi)，測溫光纖和鋼絲被外圍纜索保護外套包裹。
鋼絲外圍可埋設(shè)單根，亦可沿鋼纜索橫截面圓周均勻埋設(shè)多根測溫光纖。
測溫光纖可為 一般通信用多模光纖。
本發(fā)明的有益技術(shù)效果是本發(fā)明與纜索爬行機器人檢測法對比，有以下明顯技術(shù)效果: 纜索爬行機器人檢測法是靠獲取損傷處與未損傷處的視覺圖像差異來對保護外套損傷位置進 行探測與定位，而這種方法由于不能在線檢測，所以只能不定期的進行，且對單根纜索的檢 測就需數(shù)個小時，為了提高精度只能在夜晚進行，而由于局部細微損傷部位與正常部位的圖 像差異很難判別所以使該方法精度很低，無法探測局部細微損傷。相比較而言，本發(fā)明具有 如下優(yōu)點植入光纖的纜索本身即具備保護外套全方位檢測與定位功能，后續(xù)檢測只需將光 纖連接頭接到分布式溫度解調(diào)儀即可，所以提供了最大的便利；能夠?qū)|索保護外套全長、 各面進行無縫檢測，檢測時間短，單次檢測僅需幾秒，適宜在線檢測；由于對局部小損傷而 @，水性物質(zhì)也會侵入纜索內(nèi)部而引起溫度突變效應(yīng)，所以通過檢測溫度突變點來間接探測 損傷使探測精度大大提高。


圖1預(yù)埋有測溫光纖的鋼纜索結(jié)構(gòu)示意圖2圖1中截面A的結(jié)構(gòu)示意圖3存在破壞點時的分布式溫度測量結(jié)果示意圖中，鋼絲l，測溫光纖2，錨固區(qū)3，連接筒4，聚乙烯保護外套5，保護外套破壞點7， 拉曼或布里淵分布式溫度解調(diào)儀8。
具體實施例方式
鋼絲1外擠塑的高密度聚乙烯保護外套5不僅對鋼纜索進行保護，而且會對鋼纜索外空 間溫度場進行一定的隔離。 一旦聚乙烯保護外套5 (保護外套)被破壞，出現(xiàn)保護外套破壞 點7，保護層溫度隔離作用被破壞，水性物質(zhì)侵入纜索內(nèi)部。太陽照射下，水性物質(zhì)揮發(fā)， 保護外套破壞點7處溫度將會發(fā)生明顯變化，產(chǎn)生溫度突變點。
為了實現(xiàn)對鋼纜索全長、各面的溫度測量，在纜索全長埋設(shè)測溫光纖2，利用拉曼或布 里淵分布式溫度檢測原理對測溫光纖2全長進行溫度分布式測量，對溫度突變點進行探測和 定位，從而實現(xiàn)對保護外套破壞點7的檢測。如果測溫光纖2敷設(shè)長度內(nèi)不存在溫度突變點， 則可確定纜索保護外套未損壞。
參見圖l、 2，在鋼纜索內(nèi)的鋼絲l外圍，全長預(yù)埋測溫光纖2;其中，測溫光纖2的預(yù) 埋方法包括在鋼纜索制作中的鋼絲扭絞階段，在鋼絲1外圍的凹槽鋪設(shè)測溫光纖2，然后通過擠塑制作聚乙烯保護外套5，聚乙烯保護外套5將測溫光纖2與鋼絲1固定。測溫光纖2 既做傳感用，又做傳輸用，可采用一般通信用多模光纖。
參見圖3，將預(yù)埋在鋼纜索中的測溫光纖2連接端子與拉曼或布里淵分布式溫度解調(diào)儀8 相連，如果鋼纜索聚乙烯保護外套5發(fā)生損傷，拉曼或布里淵分布式溫度解調(diào)儀8將會出現(xiàn) 如圖3所示的存在溫度突變點的分布式溫度測量結(jié)果，通過計算溫度突變點的位置，可實現(xiàn) 對聚乙烯保護外套5的損傷探測與定位。
如果測溫光纖2不存在突變點，則可確定纜索保護外套未損壞。
鋼絲1外圍可埋設(shè)一根或多根測溫光纖2，埋設(shè)多根測溫光纖2時，需均布于纜索外ffl， 保證對聚乙烯保護外套5內(nèi)部溫度的全方位測量，從而實現(xiàn)對纜索保護外套的全方位探測。
權(quán)利要求
1、一種保護外套損傷自檢測的光纖檢測、定位方法，其特征在于利用分布式光纖溫度傳感技術(shù)，對鋼纜索保護外套內(nèi)的溫度進行分布式測量，根據(jù)溫度分布的突變點，確定纜索保護外套的損傷部位。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的保護外套損傷自檢測的光纖檢測、定位方法，其特征在于鋼 纜索全長敷設(shè)測溫光纖(2)，利用拉曼或布里淵分布式溫度檢測原理對測溫光纖(2)全長 進行溫度分布式測量，對溫度突變點進行探測和定位，從而實現(xiàn)對纜索保護外套損傷部位的 檢測；如果測溫光纖(2)敷設(shè)長度內(nèi)不存在溫度突變點，則可確定不存在纜索保護外套破壞 點(7)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的保護外套損傷自檢測的光纖檢測、定位方法，其特征在于該 方法中敷設(shè)光纖的方法包括在鋼纜索制作中的鋼絲(1)扭絞階段，在鋼絲(1)外圍的凹槽鋪設(shè)測溫光纖(2)，并 利用高強復(fù)合帶與擠塑形成的纜索保護外套將測溫光纖(2)與鋼纜索進行包裹固定。
4、 一種具備保護外套損傷自檢測的纜索，其特征在于在鋼纜索內(nèi)的鋼絲(1)外圍，全長預(yù)埋測溫光纖(2)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的具備保護外套損傷自檢測的纜索，其特征在于測溫光纖(2) 鋪設(shè)于鋼絲(1)外圍的凹槽內(nèi)，測溫光纖(2)和鋼絲(1)被外圍纜索保護外套包裹。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的具備保護外套損傷自檢測的纜索，其特征在于鋼絲(1)外圍可埋設(shè)單根，亦可沿鋼纜索橫截面圓周均勻埋設(shè)多根測溫光纖(2)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的具備保護外套損傷自檢測的纜索，其特征在于測溫光纖(2) 可為一般通信用多模光纖。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種保護外套損傷自檢測的光纖檢測、定位方法，該方法利用分布式光纖溫度傳感技術(shù)，對鋼纜索保護外套內(nèi)的溫度進行分布式測量，根據(jù)溫度分布的突變點，確定纜索保護外套的損傷部位；本發(fā)明還公開了一種具備保護外套損傷自檢測的纜索，其結(jié)構(gòu)為在鋼纜索內(nèi)的鋼絲外圍，全長預(yù)埋一根或多根測溫光纖。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是通過對鋼纜索保護外套的各面全長溫度測量，實現(xiàn)對纜索保護外套全長、各面的無縫檢測，檢測時間短，探測精度高，操作簡單，從而最大限度的提高橋梁安全運行狀況，避免惡性安全事故發(fā)生。
文檔編號G01K11/00GK101532973SQ20091010364
公開日2009年9月16日 申請日期2009年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月20日
發(fā)明者琳 劉, 俊 吳, 鵬 章, 陳偉民 申請人:重慶大學(xué)