一种具有结构健康度自监测功能的隔声板的制作方法

1.本实用新型涉及交通噪声治理技术领域，尤其是一种具有结构健康度自监测功能的隔声板。

背景技术：

2.声屏障是解决轨道交通噪声问题的主要方法。声屏障安装于轨道交通高架线路经过居民集中分布区段。列车经过声屏障设置范围时，会频繁产生气动力风荷载，声屏障始终处于一吸一冲状态中，难免出现材质“疲劳”。螺栓、插板等固定部件易产生松动，最终导致声屏障变形、断裂或基础垮塌。如果没有及时发现，将引发安全事故，给车辆行驶造成事故。
3.因此，声屏障安装后交通运维部门，须经常对其基础、立柱结构稳定、表面损坏、构件防腐等进行现场检查。目前运维部门对声屏障螺栓检测频度通常为一季度一次，此频度虽能适应螺栓部件的松动老化周期，但对声屏障健康状态的检查不够及时和智能，并且也存在诸多操作难点。并且监测方法也多为人工目视抽检，受夜间可视条件限制，问题发现不够及时、全面。
4.在现有的技术中，专利号为cn201710885103的一种声屏障监测系统和方法，其公开了包括若干个声屏障监测装置、后台数据管理单元，声屏障监测装置包括振动加速度检波单元、数据采集传输单元，振动加速度检波单元安装在声障屏外侧，以获取列车经过声障屏时产生的脉动载荷对声障屏立柱顶端产生的振动加速度信号，后台数据管理单元结合该振动加速度信号和故障诊断模型，开展声屏障结构故障诊断，得到声屏障结构安全评估报告，完成对声屏障服役安全状况的评估。
5.但该方案主要针对当列车经过声屏障时产生的脉动载荷，但声屏障除了受到该振动的影响之外，也会受到例如环境温度变化、声屏障所设位置的基础变形、沉降等多方面影响，而振动加速度信号却无法衡量上述情况对声屏障的影响，导致其所评估出的声屏障状态无法体现其实际情况。
6.专利号为cn208328736u的一种具有监测功能的金属声屏障，其公开了包括铝合金压筋背板、铝合金冲孔面板和多个测力传感器，铝合金压筋背板通过铝合金框架与铝合金冲孔面板相固定，多个测力传感器设置在铝合金压筋背板和铝合金冲孔面板内侧的中心区域，测力传感器将信号传递到计算机终端。该技术方案能实现对面板及背板实时测力监测，以达到随时了解声屏障健康状态的目的，实时监测金属声屏障受力状态，可第一时间判断松动等问题。
7.但该方案中的监测原理仍是，列车经过时产生的脉冲荷载作用在声屏障单元板上，单元板产生振动，无法全面评估声屏障的状态。
8.专利号为cn210194460u的声屏障，其公开了包括至少两个固定框架、至少一个隔音板和多个检测单元，隔音板安装于相邻的两个固定框架之间，多个检测单元安装于隔音板的两个侧边，设置于隔音板上的限位部件被配置为在隔音板与所述固定框架相对移动到预定位置时从固定框架上对应的限位孔伸出实现固定连接；通过作为检测单元的红外测距
传感器检测隔音板的侧边到固定框架之间的距离判断隔音板的状态，可以及时对隔音板进行检修处理，保障声屏障的安全使用。
9.但该方案的实际功能为实际发生结构脱落后的示警，不具备预判功能，因此只能在隔音板脱落后再对其进行后续补救，而无法在隔音板存在一定脱落风险时发出预警。

技术实现要素：

10.本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种具有结构健康度自监测功能的隔声板，通过在隔声板内埋设单模光纤构成迈克尔逊干涉型光纤传感器，实现对隔声板表面应变的监测，从而判断屏体材料的衰减变化程度，从而对隔声板的结构健康度进行高精度监测。
11.本实用新型目的实现由以下技术方案完成：
12.一种具有结构健康度自监测功能的隔声板，包括隔声板本体，其特征在于：在所述隔声板本体内埋设有两根或两根以上的单模光纤，其中一根所述单模光纤布置于所述隔声板本体的端部作为参考光纤，其余的单模光纤布置于所述隔声板本体内作为传感光纤，所述单模光纤的一端设置有端面镜，所述参考光纤和所述传感光纤共同组成埋设在所述隔声板本体内的迈克尔逊干涉型光纤传感器。
13.所述隔声板本体内埋设有一根所述参考光纤以及两根或两根以上的所述传感光纤，所述参考光纤和所述传感光纤均在所述隔声板本体的高度方向上呈等距布置。
14.所述隔声板本体为透明隔声板，由两块透光玻璃构成，两块所述透光玻璃之间设置有夹胶层，所述单模光纤埋设在所述夹胶层之中。
15.所述夹胶层内埋设有装饰条带，所述装饰条带与所述单模光纤等距布置。
16.所述隔声板本体为金属声屏障单元板，包括穿孔面板、纤维保护层，所述单模光纤贴于所述穿孔面板的背侧并由所述纤维保护层覆盖。
17.所述单模光纤的另一端设置有光纤连接器。
18.所述单模光纤通过所述光纤连接器连接耦合器，所述耦合器连接光源和解调器。
19.本实用新型的优点是：实现隔声板结构健康度的高精度监测；结构简单合理，埋设在隔声板内部的单模光纤可得到有效保护，保证使用精度，提高使用寿命；当隔声板为透明隔声板时，在实现透光的同时还可具备装饰和防鸟撞的功能；制造工艺便利，使用方便，可应用在道路、轨道交通、铁路等各个需要搭建隔声结构的使用场合之中。
附图说明
20.图1为本实用新型的结构示意图；
21.图2为本实用新型中单模光纤的结构示意图；
22.图3为本实用新型的监测原理图；
23.图4为本实用新型为透明隔声板时的结构示意图；
24.图5为本实用新型为金属声屏障单元板时的结构示意图。
具体实施方式
25.以下结合附图通过实施例对本实用新型特征及其它相关特征作进一步详细说明，
以便于同行业技术人员的理解：
26.如图1-5所示，图中标记1-17分别表示为：透明隔声板1、传感光纤2、参考光纤3、装饰条带4、端面镜5、边框6、耦合器7、光源8、解调器9、单模光纤10、光纤连接器11、透镜12、传感光纤端面镜13、参考光纤端面镜14、透光玻璃15、穿孔面板16、纤维保护层17。
27.实施例一：如图1所示，本实施例中具有结构健康度自监测功能的透明隔声板为透明隔声板1，该透明隔声板1在具备隔声功能的同时还具备透光功能，且安装边框6之中。在透明隔声板1的板体内部埋设有两条单模光纤以及多条装饰条带4，各单模光纤及多条装饰条带4沿透明隔声板1的水平方向延伸布置且相互之间呈等间距布置，其中两条单模光纤组合构成迈克尔逊干涉型光纤传感器用于对透明隔声板1的应变进行监测，而多条装饰条带4则用于起到装饰和防鸟撞功能。
28.具体而言，结合图1和图2所示，在透明隔声板1中所埋设的两条单模光纤10，每根单模光纤10的一端设置有端面镜5，另一端设置有光纤连接器11。其中一根埋设在透明隔声板1中部位置的单模光纤10作为传感光纤2，另一根埋设在透明隔声板1的底端位置参考光纤3，该传感光纤2和参考光纤3组合构成迈克尔逊光纤传感器。
29.结合图1和图3所示所示，传感光纤2和参考光纤3分别通过各自的光纤连接器11连接到耦合器7，该耦合器7连接光源8和解调器9，且在光源8与耦合器7之间的光路上设置有透镜12。在使用时，光源8可采用激光发生器，该激光发生器发出的激光经透镜12进入耦合器7，耦合器7将该激光分成强度相等的两束光束并分别进入传感光纤2和参考光纤3；传感光纤2和参考光纤3中的光束分别经各自末端的传感光纤端面镜13、参考光纤端面镜14的反射后在耦合器7的输出端发生干涉，干涉信号由解调器9检测光强变化，该光强变化与传感光纤2受到的应变变化之间呈余弦关系，以光强定量检测应变变化。
30.当透明隔声板1发生应变时，其中透明隔声板1中部位置水平向的应变较端部明显，其中埋设的传感光纤2应变引起光线折射率变化，使得传感光纤2中光程与参考光纤3的光程差改变，干涉条纹光强的变化即可被解调器9检测到，从而对透明隔声板1所受的应变情况进行监测，实现透明隔声板1的结构健康度监测。
31.如图4所示，透明隔声板1在制造时，由两块透光玻璃15构成，在两块透光玻璃15之间设置夹胶层，使两块透光玻璃15可通过夹胶层连接构成整体结构。在夹胶层内埋设单模光纤10和装饰条带4，使该单模光纤10和装饰条带4可位于夹胶层的保护之中，有效保证其结构安全。
32.实施例二：本实施例相较于实施例一的不同之处在于：实施例一种的隔声板为透明隔声板，而本实施例中的隔声板为金属声屏障单元板，该金属声屏障单元板中也埋设由单模光纤构成的迈克尔逊干涉型光纤传感器。在制造时，金属声屏障单元由穿孔面板、吸声材料、支撑板、背板等组合而成，其中单模光纤10可在组合前预先贴于穿孔面板16的背侧，再用纤维保护层17覆盖，保证各单模光纤10密贴，从而进一步保证监测精度。
33.上述实施例在具体实施时：除了上述实施例中所采用的一条传感光纤2和一条参考光纤3的布置结构之外，也可在隔声板内埋设多条作为传感光纤2的单模光纤，以监测隔声板不同位置区域的应变情况，进而可更为全面评价隔声板的结构健康度。
34.虽然以上实施例已经参照附图对本实用新型目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可
以对本实用新型作出各种改进和变换，故在此不一一赘述。

技术特征：

1.一种具有结构健康度自监测功能的隔声板，包括隔声板本体，其特征在于：在所述隔声板本体内埋设有两根或两根以上的单模光纤，其中一根所述单模光纤布置于所述隔声板本体的端部作为参考光纤，其余的单模光纤布置于所述隔声板本体内作为传感光纤，所述单模光纤的一端设置有端面镜，所述参考光纤和所述传感光纤共同组成埋设在所述隔声板本体内的迈克尔逊干涉型光纤传感器。2.根据权利要求1所述的一种具有结构健康度自监测功能的隔声板，其特征在于：所述隔声板本体内埋设有一根所述参考光纤以及两根或两根以上的所述传感光纤，所述参考光纤和所述传感光纤均在所述隔声板本体的高度方向上呈等距布置。3.根据权利要求1所述的一种具有结构健康度自监测功能的隔声板，其特征在于：所述隔声板本体为透明隔声板，由两块透光玻璃构成，两块所述透光玻璃之间设置有夹胶层，所述单模光纤埋设在所述夹胶层之中。4.根据权利要求3所述的一种具有结构健康度自监测功能的隔声板，其特征在于：所述夹胶层内埋设有装饰条带，所述装饰条带与所述单模光纤等距布置。5.根据权利要求1所述的一种具有结构健康度自监测功能的隔声板，其特征在于：所述隔声板本体为金属声屏障单元板，包括穿孔面板、纤维保护层，所述单模光纤贴于所述穿孔面板的背侧并由所述纤维保护层覆盖。6.根据权利要求1所述的一种具有结构健康度自监测功能的隔声板，其特征在于：所述单模光纤的另一端设置有光纤连接器。7.根据权利要求6所述的一种具有结构健康度自监测功能的隔声板，其特征在于：所述单模光纤通过所述光纤连接器连接耦合器，所述耦合器连接光源和解调器。

技术总结

本实用新型涉及一种具有结构健康度自监测功能的隔声板，在隔声板本体内埋设有两根或两根以上的单模光纤，其中一根所述单模光纤布置于所述隔声板本体的端部作为参考光纤，其余的单模光纤布置于所述隔声板本体内作为传感光纤，所述单模光纤的一端设置有端面镜，所述参考光纤和所述传感光纤共同组成埋设在所述隔声板本体内的迈克尔逊干涉型光纤传感器。本实用新型的优点是：实现隔声板结构健康度的高精度监测；结构简单合理，埋设在隔声板内部的单模光纤可得到有效保护，保证使用精度，提高使用寿命；当隔声板为透明隔声板时，在实现透光的同时还可具备装饰和防鸟撞的功能；制造工艺便利，使用方便，可应用在各个需要搭建隔声结构的使用场合之中。结构的使用场合之中。结构的使用场合之中。