本発明は、水理構造の健全性モニタリングと検出分野に関し、構造体の性能劣化をモニタする分布型光ファイバと音響放射制御装置及び方法に関する。

光ファイバセンシング技術は、光波をセンシング信号とし、光ファイバを伝送媒体とし、外界の被測定信号を感知と検出し、センシング方式、センシング原理及び信号の検出と処理などの面で従来の電気センサにはない優勢を持っている。光ファイバセンシング技術は、従来のセンサ素子に比べて、抗電磁的干渉、抗化学腐食と抗放射線性能がよく、自身が帯電していなく、体積が小さく、重量が軽く、曲がりやすいなどのメリットを持っている。1977年に米海軍研究所(NRL)はCharles M.Davis博士のFOSS計画(光ファイバセンサシステム)を実行し始めて以来、光ファイバセンサが登場し、その後のOTDR、BOTDA、FBGなどの技術が次々と提案され、光ファイバセンシング技術はますます重視され利用されているが、空間分解能が低く、長伝送距離の時光損失が大きいため、光ファイバセンシング技術の小型化、遠隔化、分布型、高精度への発展が著しく阻害されている。

応力、温度、腐食、荷重などの外的要因がコンクリート構造体に干渉すると、材料の内部に破壊や変形などの状況が発生し、構造体は弾性エネルギーを放出する(つまり音響放射)。音響放射技術は本質的に、音響放射センサを用いてこれらの音響放射信号を検出して収集し、これらの音響放射信号を記憶して識別することで構造体内に存在する可能な損傷と破壊を推定し、最終的にコンクリート構造体の使用状態を判断する。音響放射技術は動態性、敏感性、全体性などの利点があるが、依然として多くの欠点が存在し、例えば信号伝送距離が短く、モニタ対象が少なく、抗電磁的干渉能力が低いなどの欠点は、その発展を著しく阻害している。

従来の圧電セラミックの音響放射測定法は、技術が成熟し、操作が簡単であるが、欠点も多く、例えばシステムが大きく、ケーブルが多すぎて、抗電磁的干渉能力が悪いため、新型の光ファイバブラッググレーティング型の音響放射測定システムが提供され、感度が高く、抗電磁的干渉能力が強いが、この方法にも深刻な問題があり、それは依然として伝統的なスポット型モニタであり、大規模な構造体、広い監視範囲、遠距離伝送などの要求を十分に満足できないため、新型の分布型センシング光ファイバ型の音響放射監視システムを開発する必要がある。

従来技術に存在する欠点を克服するために、本発明は構造体の安全をモニタするセンシング光ファイバと音響放射統合センシングシステムを提供し、本発明の発明は、センシング光ファイバ温度干渉除去装置、センシング光ファイバ音響放射センシング装置及びセンシング光ファイバ音響放射復調装置を統合して、複数の接続する多機能モジュールを音響放射感知システムに一体させ、多階層高精度識別の監視と検出統合技術を実現して、構造体内の微小構造損傷の高精度な検出とモニタリングを実現できる。

上記目的を実現するために、本発明の構造体の安全をモニタするセンシング光ファイバと音響放射統合センシングシステムは、 センシング光ファイバ温度干渉除去装置とセンシング光ファイバ音響放射復調装置とを備え、センシング光ファイバはセンシング光ファイバ温度干渉除去装置とセンシング光ファイバ音響放射復調装置とを順に通過し、 センシング光ファイバ温度干渉除去装置は、真空チャンバモジュールと、複合材料平溝モジュールと、ポート光ファイバ固定モジュールとを含み、真空チャンバモジュールは複合材料平溝モジュールに接続され、ポート光ファイバ固定モジュールと真空チャンバモジュールとは四角栓体で接続され、センシング光ファイバは順に複合材料平溝モジュール、真空チャンバモジュールおよびポート光ファイバ固定モジュールを通過し、複合材料平溝モジュール、真空チャンバモジュールおよびポート光ファイバ固定モジュールは配管に固定され、配管は基台の上に設置され、 複合材料平溝モジュールは、特殊性能樹脂系複合材料からなる円柱体を含み、センシング光ファイバの通過する貫通孔は円柱体の中央に設けられ、カバープレートは円柱体の上部に設けられ、凹形接着剤注入溝はカバープレートの中央に設けられ、 真空チャンバモジュールは、真空キャビティと弾性締付外輪とを含み、真空キャビティは一端がカバープレートに接続され、カバープレートは接着剤で配管中に固定され、他端が弾性締付外輪に接続され、円孔は弾性締付外輪の中央に設けられ、円孔には硬質保護光ファイバ外層が設けられ、円錐孔は弾性締付外輪の底部に設けられ、四角栓体は円錐孔中に設置され、円柱ボスは四角栓体に延設されて硬質保護光ファイバ外層中に位置し、センシング光ファイバは円柱ボスを通過し、真空キャビティは配管外部の真空引き装置に接続され、センシング光ファイバは順にカバープレート、真空キャビティおよび四角栓体を通過し、 ポート光ファイバ固定モジュールは、左アーク押圧体と右アーク押圧体とを含み、左アーク押圧体と右アーク押圧体とはそれぞれの一端が弾性締付外輪の底部にヒンジ接続され、それぞれの他端にボスが延設され、ボスに接続手段が設けられ、左アーク押圧体と右アーク押圧体とのアーク状側面は互いに対向して設けられ、左アーク押圧体と右アーク押圧体とはアーク状キャビティを形成し、センシング光ファイバはアーク状キャビティを通過し、 センシング光ファイバ音響放射復調装置は、複数のセンシング光ファイバ音響放射センシング装置を含み、センシング光ファイバ音響放射センシング装置は、内支持体と、メッシュモジュールと、光ファイバ収容モジュールと、アダプターモジュールとを備え、内支持体、メッシュモジュールおよび光ファイバ収容モジュールは円柱状を形成し、内支持体の断面は四辺の凹んだ四角形で、内支持体の4面は凹面であり、複数メッシュを有するメッシュモジュールは各凹面に設けられ、光ファイバ収容モジュールはメッシュモジュール同士の間に設置され、センシング光ファイバは光ファイバ収容モジュール中に設置され、 センシング光ファイバは一端が音響放射源に接続され、他端が受信機に接続され、受信機は順に光学検出器、増幅器、信号処理器、メモリとコンクリート構造体のモニタと評価情報システムに接続される。

好ましくは、真空引き装置は真空ポンプとバルブを含み、真空キャビティはパイプでバルブに接続され、真空ポンプはバルブに取り付けられ、真空度センサは配管に取り付けられる。

好ましくは、接続手段は横接続軸を含み、二つのボスにはそれぞれ貫通孔が設けられ、横接続軸は二つの貫通孔を貫通し、弾性固定キャップでロックされる。

好ましくは、レーザ光源をさらに含み、前記レーザ光源はモード同期レーザ装置、偏光ビームスプリッタ、非線形増幅器、分光器、マイケルソン干渉計、フェムトセカンドパルス器、エッジフィルタ、第2の増幅器及び光学スプリッタに順に接続され、前記光学スプリッタは前記センシング光ファイバに接続される。

好ましくは、メッシュモジュールは支持体を含み、支持体にはセンシング光ファイバの軸線方向に沿うメッシュが設けられ、各支持体には三角形共鳴メッシュ、円形共鳴メッシュ、四角形共鳴メッシュ及び五角形共鳴メッシュの中の一種がそれぞれ設けられ、各支持体のメッシュ形状は互いに異なり、三角形共鳴メッシュ、円形共鳴メッシュ、四角形共鳴メッシュ及び五角形共鳴メッシュは反時計回りの順に設置される。

好ましくは、光ファイバ収容モジュールはブロック、閉塞栓、二重光ファイバチャネル及び半円支持台を含み、半円支持台は支持体に接続され、二重光ファイバチャネルは半円支持台内に設置され、2本のセンシング光ファイバは二重光ファイバチャネル内に設置され、半円支持台の頂部の両側にそれぞれ閉塞栓がヒンジ接続され、二つの閉塞栓はブロックでロックされる。

好ましくは、半円支持台内に、2本のセンシングファイバを分離する分離壁が設けられ、分離壁は真空断熱板である。

好ましくは、アダプターモジュールは第1ベースと第2ベースとを含み、第1ベースは第1リングで曲げ軸外延柱に接続され、第2ベースは第2リングで曲げ軸外延柱に接続され、第1リングと第2リングにはロック手段が設けられ、第1ベースの上端には第1光ファイバ収容曲げ穴が設けられ、第2ベースの上端には第2光ファイバ収容曲げ穴が設けられ、曲げ軸外延柱には貫通孔が設けられ、曲げ軸は貫通孔に設けられ、固定プラグは曲げ軸の上端に設けられる。

本発明のシステムの運行方法は以下のステップを含む。 ステップ1:前記横接続軸で二つのボスを連結し、横接続軸での弾性固定キャップを内側に回転させることで、前記ボスを対向で移動させ、前記ボスで前記センシングファイバをアーク状キャビティ中に固定して、振動弦式を形成し、 ステップ2:内から外への順に硬質保護光ファイバ外層と弾性締付外輪を配設し、カバープレートを接着剤で配管中に固定して密閉空洞を形成し、接着剤でカバープレートに前記センシングファイバを固定し、この時、真空キャビティ部分が外界温度干渉のない状態にあり、得られた応力ひずみ値は温度干渉のない数値であり、温度干渉のないセンシング光ファイバの初回監視ひずみ値として記録し、 前記真空キャビティ部分と円柱状の前記センシング光ファイバでモニタして得られた監視ひずみ値の平均値を最終監視結果として記録し、 ステップ3:ブロックを外して前記曲げ軸の周りに両側の閉塞栓を開けて、分離壁に沿って二重光ファイバチャネルを半円支持台の底部に設置し、8本の前記センシング光ファイバを2本一組で四つの半円支持台に設置し、前記曲げ軸の周りに両側の閉塞栓を閉じて、閉塞栓の当接する所を押圧し、ブロックを分離壁の上端に通させ、両端の閉塞栓を固定し、同様に他のブロックを固定して最終的に前記メッシュモジュールと四方向に配設する光ファイバ収容モジュールの配置を完成し、 ステップ4:工事要求に応じて前記曲げ軸を回転し、前記第1ベースと第2ベースを回転させ、第1光ファイバ収容曲げ穴と第2光ファイバ収容曲げ穴との間は夾角が形成され、固定プラグを前記曲げ軸に嵌合して前記曲げ軸を固定することで、第1光ファイバ収容曲げ穴と第2光ファイバ収容曲げ穴との夾角は固定され、 ステップ5:外界負荷により構造体に音響放射源が生成された場合、音響放射源からの音響放射波は前記センシング光ファイバ音響放射センシング装置中の前記センシング光ファイバのフェムトセカンドパルス光情報に影響を与え、二次的に増幅され遅延された音響放射情報は前記センシング光ファイバに伝播され、変化したフェムトセカンドパルス光情報を受光器と光学検出器で受信して検出し、信号処理器とメモリでノイズ除去して記録し、コンクリート構造体のモニタと評価情報システムに送信し、フェムトセカンドパルス光情報の時間カーブを描き、音響放射源による音響放射波の変化を反映し、構造体の動的モニタを実現する。

本発明の構造体の安全をモニタするセンシング光ファイバと音響放射統合センシングシステムは、メカニズムと実際の工事応用において、簡単な従来技術を単純に重ね合わせることではなく、複数の接続する多機能モジュールを音響放射感知システムに一体させ、フェムトセカンドパルス技術、音響放射技術および多段階物理的スケールの多音響放射波共鳴孔技術を初めて統合し、多段階時間遅延と多音響波振動周波数でのセンシング光ファイバの音響放射統合感知システムと方法を提供し、多階層高精度識別の監視と検出統合技術を実現し、全体の分布型モニタリング、高空間分解能空間的定位及び高精度定量的識別を完成でき、柔軟性が強く、操作が簡単、使いやすいなどのメリットがあり、ルーティングと自動化応用を実現でき、モニタリングコストの低減、モニタリング精度の向上、工事の実用化能力の向上など、大きな利点がある。

本発明の構成模式図である。

図1中のセンシング光ファイバ温度干渉除去装置の構成を示す図である。

図2の正面図である。

図1中のセンシング光ファイバ音響放射センシング装置の構成を示す図である。

アダプターモジュールの構成を示す図である。

図1中のセンシング光ファイバ音響放射復調装置の模式図である。

図1〜図6に示すように、本発明の構造体の安全をモニタするセンシング光ファイバと音響放射統合センシングシステムは、センシング光ファイバ温度干渉除去装置とセンシング光ファイバ音響放射復調装置とを備え、センシング光ファイバは順にセンシング光ファイバ温度干渉除去装置とセンシング光ファイバ音響放射復調装置を通過する。

センシング光ファイバ温度干渉除去装置は、真空チャンバモジュールと、複合材料平溝モジュールと、ポート光ファイバ固定モジュールとを含む。真空チャンバモジュールと複合材料平溝モジュールとは、長さ2cmのカバープレート217で接続され、ポート光ファイバ固定モジュールと真空チャンバモジュールとは、各頂点間の長さが2cmの四角栓体で接続され、複合材料平溝モジュールは長さ30cm、高さ5cm、幅30cmの基台でポート光ファイバ固定モジュールと接続する。隣接する二つの温度干渉を除去するセンシング光ファイバモニタ装置223は、長さ30cm、幅4cmの左接続スロット221、長さ30cm、幅4cmの右接続ロット210と、高さ6cm、直径1cmのスロット固定ピン222で接続される。

真空チャンバモジュールの中では、内から外への順に、TPU型硬質保護光ファイバ外層209と直径5cmのTPEE型弾性締付外輪212とがGJJV型締付センシング光ファイバの外側に覆われる。TPU型硬質保護光ファイバ外層209は、主にGJJV型センシング光ファイバを長さ10cm、直径5cmの真空チャンバモジュール中にしっかり固定する。TPEE型弾性締付外輪の役割は主に硬質保護光ファイバ外層209を保護することで、TPEE型弾性締付外輪とカバープレート217とは一つのキャビティ構造、すなわち長さ10cm、直径5cmの真空キャビティ216を形成する。真空キャビティ216は配管外部の真空引き装置に接続され、真空引き装置は真空ポンプ215とバルブ214とを備え、真空キャビティ216はパイプを介してバルブ214に接続され、バルブはバルブに取り付けられ、真空度センサはパイプに取り付けられる。真空キャビティ216内の真空度は真空度センサで検出され、真空キャビティ216内の真空度が要求を満たした場合、真空ポンプ215は停止され、バルブが閉められる。

複合材料平溝モジュールには、特殊複合材料からなる円柱体219の材質を特殊性能樹脂系複合材料とし、円柱体219の末端には円弧状の対向する凹形接着剤注入溝220が設けられる。本実施例では、特殊性能樹脂系複合材料からなる特殊複合材料からなる円柱体219は配管中に嵌合し、特殊性能樹脂系複合材料の熱膨張係数と特殊性能樹脂基複合材料中のGJJV型締付センシング光ファイバの熱膨張係数との差は、対応セグメントのGJJV型締付センシング光ファイバのひずみ値との積が、対応セグメントのGJJV型締付センシング光ファイバの温度係数である。

ポート光ファイバ固定モジュールの中では、左アーク押圧体204と右アーク押圧体205とは共にπ/3ラジアンの硬質材料の構造体であり、左アーク押圧体204と右アーク押圧体205は中部突起で両端が凹んだ構造である。二つのボスは左アーク押し先端200と右アーク押し先端201であり、左アーク押し先端200と右アーク押し先端201は長さ2cm、幅1cmの直方体である。横接続軸203は直径2cm、長さ8cmの円柱状の構造で、内径2cm、外径2.5cmの弾性固定キャップ202は直径2cm、長さ8cmの横接続軸203上の左アーク押し先端200と右アーク押し先端201の動きを制御でき、さらに、左アーク押圧体204と右アーク押圧体205の突起構造によってGJJV型締付センシング光ファイバ206は押されて、キャビティに固定される。

センシング光ファイバ音響放射復調装置はいくつかのセンシング光ファイバ音響放射センシング装置を含み、センシング光ファイバ音響放射センシングモジュールは四つのセンシング光ファイバ音響放射センシング装置を含み、各センシング光ファイバ音響放射センシング装置にはGJJV型締付センシング光ファイバが8本設けられる。水荷重によりコンクリートダムの上流端内部にある程度の亀裂が発生するが、外観により検出できない。そのため、内部の微視的な亀裂が発生するのを検出する必要があり、音響放射モジュールの音響放射源336は音響放射波をセンシング光ファイバ音響放射センシングモジュールのGJJV型締付センシング光ファイバに伝播し、GJJV型締付センシング光ファイバは音響放射モジュールの受信機334の入力端に接続され、その後、光センサ333、第二増幅器332、信号処理器331とメモリ330を順に接続され、最後にコンクリート構造体のモニタと評価情報システム329に接続される。

本実施例では、各センシング光ファイバ音響放射センシング装置は、メッシュモジュールと、四つの光ファイバ収容モジュールと、アダプターモジュールとを備え、メッシュモジュールと光ファイバ収容モジュールは円弧状構造の曲げ軸402で接続され、アダプターモジュールは曲げ位置に設けられ、GJJV型締付センシング光ファイバの位置するメッシュモジュールと光ファイバ収容モジュールを曲げて固定する。

本実施例では、断面が正三角形で、辺の長さが2cmの三角形共鳴メッシュ407は16個で、四列に並んで、内支持体の右上の半円内に位置する。断面が円形で、直径が3cmの円形共鳴メッシュ403は三列に並んで、同じ円形断面を有する12個のキャビティからなり、内支持体の左上の半円内に位置する。断面が正方形で、辺の長さが2.5cmの四角形共鳴メッシュ404は四列に並んで、同じ正方形断面を有する12個のキャビティからなり、内支持体の左下の半円内に位置する。断面が正五角形で、辺の長さが2cmの五角形共鳴メッシュ408は三列に並んで、同じ正五角形断面を有する12個のキャビティからなり、内支持体の右下の半円内に位置する。断面が正三角形で、辺の長さが2cmの三角形共鳴メッシュ407、断面が円形で、直径が3cmの円形共鳴メッシュ403、断面が正方形で、辺の長さが2.5cmの四角形共鳴メッシュ404及び断面が正五角形で、辺の長さが2cmの五角形共鳴メッシュ408は、反時計回りの順に四辺の凹んだ四角形の内支持体409に接続される。

本実施例では、三角形共鳴メッシュ407、円形共鳴メッシュ403、四角形共鳴メッシュ404と五角形共鳴メッシュ408は、四つの大きさと形状が同じ支持体のそれぞれに設けられる。12個の円形共鳴メッシュ403、16個の三角形共鳴メッシュ407、12個の四角形共鳴メッシュ404と12個の五角形共鳴メッシュ408は、互いにメッシュ断面形状と配列形式が異なるため、音響放射波をセンシングする時に、三角形共鳴メッシュ407、円形共鳴メッシュ403、四角形共鳴メッシュ404と五角形共鳴メッシュ408によりそれぞれ異なる時間遅延と異なる共振周波数音響波が発生する。

本実施例では、同じ光ファイバ収容モジュールが四つ含まれ、光ファイバ収容モジュール同士のなす夾角が90°である。各光ファイバ収容モジュールでは、VIP板である長さ8cmの分離壁435が直径5cmの二重光ファイバチャネル405の中央位置に設置され、円弧断面形状の閉塞栓401が長さ8cmの分離壁435の両側に対称に設けられ、直径5cmの二重光ファイバチャネル405の外周は直径12cmの半円支持台406で、円弧断面形状の曲げ軸402は円弧断面形状の閉塞栓401の両側に位置し、円弧断面形状の閉塞栓401は直径12cmの半円支持台406の上端に位置し、閉塞栓401を曲げ軸402の周りに回転させることで、直径5cmの二重光ファイバチャネル405を直径12cmの半円支持台406に押し付け、長さ8cmの分離壁435の両側に対称に設けられる円弧断面形状の閉塞栓401が閉じた後、長さ2cm、幅1cmのブロック400は長さ8cmの分離壁435の外端に留められ、閉塞栓401の閉じたところを固定することができる。ブロック400はネジのような構造で、二つの閉塞栓をロックしてもよい。

本実施例では、高さ50cm、幅5cmの曲げ軸外延柱410は、基端幅30cmの第1ベース412と基端幅30cmの第2ベース411との中間位置に設置され、第1ベース412は第1リング417で曲げ軸外延柱410に接続され、第2ベース411は第2リング418で曲げ軸外延柱410に接続され、第1リング417と第2リング418にはロック手段が設けられる。第1ベース412の上端には直径30cmの第1光ファイバ収容曲げ穴413が設けられ、基端幅30cmの第1ベース412の上端にある直径30cmの第1光ファイバ収容曲げ穴413はメッシュモジュール及び光ファイバ収容モジュールの一端を載せるために用いられ、基端幅30cmの第2ベース411の上端には直径30cmの第2光ファイバ収容曲げ穴414が設けられ、第2ベース411の上端にある第2光ファイバ収容曲げ穴414はメッシュモジュール及び光ファイバ収容モジュールの他端を載せるために用いられる。直径3cm、高さ60cmの曲げ軸415の外縁は、高さ50cm、幅5cmの曲げ軸外延柱410の内縁に接続され、曲げ軸415は曲げ軸外延柱410の中間位置に設置され、直径30cmの第1光ファイバ収容曲げ穴413及び直径30cmの第2光ファイバ収容曲げ穴414は、曲げ軸外延柱410を介して直径3cm、高さ60cmの曲げ軸415に接続され、曲げ軸外延柱410を回転させることで、第1光ファイバ収容曲げ穴413と第2光ファイバ収容曲げ穴414との間は夾角が形成され、第1リング417及び第2リング418はロック手段で曲げ軸外延柱410にロックされる。直径3.8cm、高さ1.5cmの固定プラグ416は、直径3cm、高さ60cmの曲げ軸415の上端に設置され、曲げ軸415の曲げ軸外延柱410を超えた部分にはねじが設けられ、直径3.8cm、高さ1.5cmの固定プラグ416を曲げ軸415の上端までねじ込むことで、直径30cmの第1光ファイバ収容曲げ穴413と直径30cmの第2光ファイバ収容曲げ穴414とは任意の角度で固定できる。

本実施形態では、レーザ光源319はレーザパルスを発することができ、レーザ光源319の出力端はモード同期レーザ装置320の入力端に接続され、モード同期技術で超短レーザパルスを生成し、レーザパルスの幅をフェムトセカンドに短縮し、高いパルス幅とパワー値を生成することができる。モード同期レーザ装置320の出力端は偏光ビームスプリッタ321の入力端に接続され、偏光ビームスプリッタ321の出力端は非線形増幅器322の入力端に接続され、非線形増幅器322の出力端は分光器323の入力端に接続され、分光器323を利用して光電子増倍管などの光学検出器でスペクトル線の異なる波長位置の強度が測定される。分光器323の出力端はマイケルソン干渉計324の入力端に接続され、マイケルソン干渉計324からのフェムトセカンドパルスは、エッジフィルタ326の入力端を通過して第1増幅器327の入力端に伝送され、第1増幅器327の出力端は光学スプリッタ328の入力端に接続され、光学スプリッタ328の出力端は四つのセンシング光ファイバ音響放射センシング装置335中のセンシング光ファイバの入力端に接続される。

本実施例では、水位高さが100mである場合、100mの水頭圧力で高コンクリートダムの上流端内部に長さの異なる亀裂がある程度発生する。長さの異なる亀裂は音響放射源336を励起し、音響放射源336の音響放射波に応じて、コンクリート構造体内部に配置された四つのセンシング光ファイバ音響放射センシング装置の中のGJJV型締付センシング光ファイバの光情報は変化し続ける。センシング光ファイバの光信号出力端は受信機334の入力端に接続され、受信機334の出力端は光学検出器333の入力端に接続され、光学検出器333の出力端は第2増幅器332の入力端に接続され、第2増幅器332の出力端は信号処理器331の入力端に接続され、信号処理器331の出力端はメモリ330の入力端に接続され、音響放射波に伴って変化するセンシング光ファイバの光情報はメモリ330にリアルタイムで記憶され、コンクリート構造体のモニタと評価情報システム329に送信される。

本発明では、センシング光ファイバ音響放射復調装置の8本のセンシング光ファイバはすべてセンシング光ファイバの温度感度補償装置を通過するが、同時にセンシング光ファイバ音響放射復調装置に接続するのではなく、一本が測定された後、他の一本をセンシング光ファイバ音響放射復調装置に接続して復調すればよい。

本発明の構造体の安全をモニタするセンシング光ファイバと音響放射統合センシングシステムの操作(運行)方法は、以下のステップを含む。

(1)被測定対象区域を特定し、各装置およびモジュールをアセンブルリビングする。 本実施例では、水理コンクリートダムの表面のモニタリング対象区域は100m×100mの面領域で、長さ500mのセンシング光ファイバを8本利用し、構造体の過去のモニタリング状況と施工状態に基づいて、センシング光ファイバ温度干渉除去装置およびセンシング光ファイバ音響放射復調装置は順に配置される。

(2)センシング光ファイバを実装し、初期配置を行う。 16個の断面が正三角形で、辺の長さが2cmの三角形共鳴メッシュ407、12個の断面が円形で、直径が3cmの円形共鳴メッシュ403、12個の断面が正方形で、辺の長さが2.5cmの四角形共鳴メッシュ404および12個の断面が正五角形で、辺の長さが2cmの五角形共鳴メッシュ408は、反時計回りの順に四辺の凹んだ四角形の内支持体409に接続される。8本の長さ500mのGJJV型締付センシング光ファイバは順に二重光ファイバチャネル405に配置され、円弧断面形状の曲げ軸402を回転することでその両側の円弧断面形状の閉塞栓401は閉じられ、ブロック400は分離壁435の上端を通し、閉塞栓401の閉じたところを固定することができる。メッシュモジュール及び4方向構成された光ファイバ収容モジュールはアダプターモジュールに設置され、初期配置が行われる。

(3)各モジュールを調整し、初期モニタリング機能を得る。 直径2cm、長さ8cmの横接続軸203が回転され、長さ2cm、幅1cmの左アーク押し先端200および長さ2cm、幅1cmの右アーク押し先端201は直径2cm、長さ8cmの横接続軸203に接続され、内径2cm、外径2.5cmの弾性固定キャップ202を内側に回転させることで、GJJV型締付センシング光ファイバ206はπ/3ラジアンの左アーク押圧体204およびπ/3ラジアンの右アーク押圧体205の突起構造でアーク状キャビティ207に押し付けられる。直径30cmの第1光ファイバ収容曲げ穴413と直径30cmの第2光ファイバ収容曲げ穴414との夾角は11箇所すべてが60°で、第1光ファイバ収容曲げ穴413と第2光ファイバ収容曲げ穴414との夾角は固定される。

(4)運行デバッグ(調整)を行い、初期値を取得する。 真空ポンプ215で真空キャビティ216は真空抽出され、密閉空洞を形成する。この時、真空キャビティ部分のGJJV型締付センシング光ファイバは外界温度干渉のない状態にあり、それが温度干渉のないセンシング光ファイバの初回監視ひずみ値として記録される。高速形成ゲル水は円弧状の凹形接着剤注入溝220に注入され、真空キャビティ216を全真空または準真空状態にさせ、そこを通過するGJJV型締付センシング光ファイバは固定され、この時、円柱状のGJJV型締付センシング光ファイバで得られた外界負荷によるひずみ値は温度影響を除いた値で、2回目の温度干渉のないセンシング光ファイバの監視ひずみ値として記録される。真空キャビティ216部分と円柱状のGJJV型締付センシング光ファイバで得た監視ひずみ値の平均値結果は正規分布に従って、最大確率に対応する数値は最終監視結果として記録される。

(5)各装置を作動させ、リアルタイムでモニタと分析を行う。 水理コンクリートダムのどこかに損傷が現れた場合、音響放射信号が生成され、五角形共鳴メッシュ408、三角形共鳴メッシュ407、円形共鳴メッシュ403および四角形共鳴メッシュ404を通って伝播する音響放射信号は異なる時間と周波数でセンシング光ファイバ音響放射センシング装置のGJJV型締付センシング光ファイバに送信され、GJJV型締付センシング光ファイバ中の変化する光情報は受光器334、光学検出器333およびメモリ330によって、構造体のモニタと評価情報システム329に送信され、構造体損傷程度と位置を評価し、動的監視と分析することを実現できる。

以上で述べたのは、ただ本発明の好ましい実施態様であり、本発明の原理を逸脱することなく様々な変更や修飾を加えることができることは当業者にとって明らかであり、これらの変更や修飾も本発明によって限定される範囲にある。

(付記) (付記1) センシング光ファイバ温度干渉除去装置とセンシング光ファイバ音響放射復調装置とを備え、 センシング光ファイバは、センシング光ファイバ音響放射復調装置から、センシング光ファイバ温度干渉除去装置を通過して、センシング光ファイバ音響放射復調装置に戻り、センシング光ファイバ温度干渉除去装置中のセンシング光ファイバの両端はセンシング光ファイバ音響放射復調装置に接続され、 センシング光ファイバ温度干渉除去装置は、真空チャンバモジュールと、複合材料平溝モジュールと、ポート光ファイバ固定モジュールとを含み、真空チャンバモジュールは複合材料平溝モジュールに接続され、ポート光ファイバ固定モジュールと真空チャンバモジュールとは四角栓体で接続され、センシング光ファイバは順に複合材料平溝モジュール、真空チャンバモジュールおよびポート光ファイバ固定モジュールを通過し、複合材料平溝モジュール、真空チャンバモジュールおよびポート光ファイバ固定モジュールは配管に固定され、配管は基台の上に設置され、 複合材料平溝モジュールは、特殊複合材料からなる円柱体を含み、センシング光ファイバの通過する貫通孔は円柱体の中央に設けられ、カバープレートは円柱体の上部に設けられ、凹形接着剤注入溝はカバープレートの中央に設けられ、 真空チャンバモジュールは、真空キャビティと弾性締付外輪とを含み、真空キャビティは一端がカバープレートに接続され、カバープレートは接着剤で配管中に固定され、他端が弾性締付外輪に接続され、円孔は弾性締付外輪の中央に設けられ、円孔には硬質保護光ファイバ外層が設けられ、円錐孔は弾性締付外輪の底部に設けられ、四角栓体は円錐孔中に設けられ、円柱ボスは四角栓体に延設されて硬質保護光ファイバ外層中に位置し、センシング光ファイバは円柱ボスを通過し、真空キャビティは配管外部の真空引き装置に接続され、センシング光ファイバは順にカバープレート、真空キャビティおよび四角栓体を通過し、 ポート光ファイバ固定モジュールは、左アーク押圧体と右アーク押圧体とを含み、左アーク押圧体と右アーク押圧体とはそれぞれの一端が弾性締付外輪の底部にヒンジ接続され、それぞれの他端にボスが延設され、ボスに接続手段が設けられ、左アーク押圧体と右アーク押圧体とのアーク状側面は互いに対向して設けられ、左アーク押圧体と右アーク押圧体とはアーク状キャビティを形成し、センシング光ファイバはアーク状キャビティを通過し、 センシング光ファイバ音響放射復調装置は、複数のセンシング光ファイバ音響放射センシング装置と音響放射源を含み、センシング光ファイバ音響放射配置装置は、内支持体と、メッシュモジュールと、光ファイバ収容モジュールと、アダプターモジュールとを備え、内支持体、メッシュモジュールおよび光ファイバ収容モジュールは円柱状を形成し、内支持体の断面は四辺の凹んだ四角形で、内支持体の4面は凹面であり、複数メッシュを有するメッシュモジュールは各凹面に設けられ、光ファイバ収容モジュールはメッシュモジュール同士の間に設置され、センシング光ファイバは光ファイバ収容モジュール中に設置され、 センシング光ファイバは、一端が音響放射源に接続され、他端が受信機に接続され、受信機は順に光学検出器、第2増幅器、信号処理器、メモリと、コンクリート構造体のモニタと評価情報システムに接続される ことを特徴とする構造体の安全をモニタするセンシング光ファイバと音響放射統合センシングシステム。

(付記2) 前記真空引き装置は、真空ポンプとバルブを含み、前記真空キャビティはパイプで前記バルブに接続され、前記真空ポンプは前記バルブに取り付けられ、真空度センサは前記パイプに取り付けられる ことを特徴とする付記1に記載の構造体の安全をモニタするセンシング光ファイバと音響放射統合センシングシステム。

(付記3) 前記接続手段は、横接続軸を含み、二つの前記ボスにはそれぞれ貫通孔が設けられ、前記横接続軸は二つの前記貫通孔を貫通し、弾性固定キャップでロックされる ことを特徴とする付記1に記載の構造体の安全をモニタするセンシング光ファイバと音響放射統合センシングシステム。

(付記4) レーザ光源をさらに含み、前記レーザ光源はモード同期レーザ装置、偏光ビームスプリッタ、非線形増幅器、分光器、マイケルソン干渉計、フェムトセカンドパルス器、エッジフィルタ、第1増幅器及び光学スプリッタに順に接続され、前記光学スプリッタは前記センシング光ファイバに接続される ことを特徴とする付記1に記載の構造体の安全をモニタするセンシング光ファイバと音響放射統合センシングシステム。

(付記5) 前記メッシュモジュールは、支持体を含み、前記支持体には前記センシング光ファイバの軸線方向に沿うメッシュが設けられ、各支持体には三角形共鳴メッシュ、円形共鳴メッシュ、四角形共鳴メッシュ及び五角形共鳴メッシュの中の一種がそれぞれ設けられ、各支持体のメッシュ形状は互いに異なり、前記三角形共鳴メッシュ、円形共鳴メッシュ、四角形共鳴メッシュ及び五角形共鳴メッシュは反時計回りの順に設置される ことを特徴とする付記1に記載の構造体の安全をモニタするセンシング光ファイバと音響放射統合センシングシステム。

(付記6) 前記光ファイバ収容モジュールは、ブロック、閉塞栓、二重光ファイバチャネル及び半円支持台を含み、前記半円支持台は前記支持体に接続され、前記二重光ファイバチャネルは前記半円支持台内に設置され、2本の前記センシング光ファイバは前記二重光ファイバチャネル内に設置され、前記半円支持台の頂部の両側にそれぞれ閉塞栓がヒンジ接続され、二つの閉塞栓はブロックでロックされる ことを特徴とする付記1に記載の構造体の安全をモニタするセンシング光ファイバと音響放射統合センシングシステム。

(付記7) 前記半円支持台内に、2本の前記センシング光ファイバを分離する分離壁が設けられ、前記分離壁は真空断熱板である ことを特徴とする付記6に記載の構造体の安全をモニタするセンシング光ファイバと音響放射統合センシングシステム。

(付記8) 前記アダプターモジュールは、第1ベースと第2ベースとを含み、前記第1ベースは第1リングで曲げ軸外延柱に接続され、前記第2ベースは第2リングで前記曲げ軸外延柱に接続され、前記第1リングと第2リングにはロック手段が設けられ、前記第1ベースの上端には第1光ファイバ収容曲げ穴が設けられ、前記第2ベースの上端には第2光ファイバ収容曲げ穴が設けられ、前記曲げ軸外延柱には貫通孔が設けられ、曲げ軸は前記貫通孔に設けられ、固定プラグは前記曲げ軸の上端に設けられる ことを特徴とする付記1に記載の構造体の安全をモニタするセンシング光ファイバと音響放射統合センシングシステム。

(付記9) ステップ1:前記横接続軸で二つのボスを連結し、横接続軸での弾性固定キャップを内側に回転させることで、前記ボスを対向で移動させ、前記ボスで前記センシング光ファイバをアーク状キャビティ中に固定して、振動弦式を形成し、 ステップ2:内から外への順に硬質保護光ファイバ外層と弾性締付外輪を配設し、カバープレートを接着剤で配管中に固定して密閉キャビティを形成し、接着剤でカバープレートに前記センシング光ファイバを固定し、この時、真空キャビティ部分が外界温度干渉のない状態にあり、得られた応力ひずみ値は温度干渉のない数値であり、温度干渉のないセンシング光ファイバの初回監視ひずみ値として記録し、 前記真空キャビティ部分と円柱状の前記シング光ファイバでモニタして得られた監視ひずみ値の平均値を最終監視結果として記録し、 ステップ3:ブロックを外して前記曲げ軸の周りに両側の閉塞栓を開けて、分離壁に沿って二重光ファイバチャネルを半円支持台の底部に設置し、8本の前記センシング光ファイバを2本一組で四つの半円支持台に設置し、前記曲げ軸の周りに両側の閉塞栓を閉じて、閉塞栓の当接する所を押圧し、ブロックを分離壁の上端に通させて両端の閉塞栓を固定し、同様に他のブロックを固定して最終的に前記メッシュモジュールと四方向に配設する光ファイバ収容モジュールの配置を完成し、 ステップ4:工事要求に応じて前記曲げ軸を回転し、前記第1ベースと第2ベースを回転させ、第1光ファイバ収容曲げ穴と第2光ファイバ収容曲げ穴との間は夾角が形成され、固定プラグを前記曲げ軸に嵌合して前記曲げ軸を固定することで、第1光ファイバ収容曲げ穴と第2光ファイバ収容曲げ穴との夾角は固定され、 ステップ5:外界負荷により構造体に音響放射源が生成された場合、音響放射源からの音響放射波は前記センシング光ファイバ音響放射センシング装置中の前記センシング光ファイバのフェムトセカンドパルス光情報に影響を与え、二次的に増幅され遅延された音響放射情報は前記センシング光ファイバに伝播され、変化したフェムトセカンドパルス光情報を受光器と光学検出器で受信して検出し、信号処理器とメモリでノイズ除去して記録し、コンクリート構造体のモニタと評価情報システムに送信し、フェムトセカンドパルス光情報の時間カーブを描き、音響放射源による音響放射波の変化を反映し、構造体の動的モニタを実現する、 とのステップを含むことを特徴とする付記1〜8のいずれかに記載の構造体の安全をモニタするセンシング光ファイバと音響放射統合センシングシステムの運行方法。