技术特征：
1.一种螺纹结构松动分布式测量系统，其特征在于，包括多个螺纹结构和松动确定装置，每个螺纹结构对应设有松动测量装置，每个松动测量装置内均设有用于反映所述螺纹结构松动情况的光纤检测段，各个松动测量装置内的光纤检测段串联，所述松动确定装置通过光纤连接段与串联的第一个松动测量装置内的光纤检测段连接；所述松动确定装置提供的测量光信号依次传输给串联的各个光纤检测段，各个光纤检测段在接收到所述测量光信号后，将对应的反射信号返回给所述松动确定装置；所述松动确定装置根据所述反射信号，确定各个螺纹结构的松动情况。2.根据权利要求1所述的螺纹结构松动分布式测量系统，其特征在于，所述松动确定装置用于根据所述反射信号，对各个光纤检测段的应变分布变化情况进行测量，并根据各个光纤检测段的应变分布变化情况，确定各个螺纹结构的松动情况。3.根据权利要求2所述的螺纹结构松动分布式测量系统，其特征在于，在基于布里渊时域分析仪进行应变分布测量时，所述松动确定装置包括第一激光器、第二激光器、脉冲调制器、环形器、数据采集单元和数据处理单元，所述第一激光器的输出端连接该脉冲调制器的输入端，所述脉冲调制器的输出端连接该环形器的第一端，所述环形器的第二端通过光纤连接段与串联的第一个松动测量装置内的光纤检测段连接，第三端通过该数据采集单元与该数据处理单元连接；所述第二激光器通过光纤连接段与串联的最后一个松动测量装置内的光纤检测段连接；所述第一激光器将第一激光信号提供给该脉冲调制器；所述脉冲调制器将所述第一激光信号调制成脉冲光信号，该脉冲光信号作为该测量光信号，通过该环形器被依次传输给串联的各个光纤检测段；所述第二激光器将第二激光信号作为连续光，依次传输给串联的各个光纤检测段；所述测量光信号和连续光在各个光纤检测段发生受激布里渊散射效应，产生布里渊散射信号，所述布里渊散射信号反向传回该环形器，并通过该环形器传输给数据采集单元；所述数据采集单元将采集到的布里渊散射信号发送给该数据处理单元，所述数据处理单元根据布里渊频移量与应变的关系，确定各个松动测量装置内光纤检测段的应变分布变化情况。4.根据权利要求3所述的螺纹结构松动分布式测量系统，其特征在于，所述数据处理单元根据布里渊频移量与应变的关系，确定各个松动测量装置内光纤检测段的应变分布变化情况时，首先根据该布里渊散射信号，基于光时域分析技术解调出沿线各个光纤检测段的布里渊增益或损失谱的分布情况，然后采用峰值拟合技术确定出布里渊偏移量的大小，从而确定各个松动测量装置内光纤检测段的应变分布变化情况。5.根据权利要求2所述的螺纹结构松动分布式测量系统，其特征在于，所述松动确定装置包括第一耦合器、环形器、光电探测器、数据采集单元和数据处理单元，所述第一耦合器的两输出端分别与环形器的第一端、光电探测器连接，所述环形器的第二端通过光纤连接段与串联的第一个松动测量装置内的光纤检测段连接，第三端连接该光电探测器，所述光电探测器的输出端通过该数据采集单元连接该数据处理单元；所述第一耦合器将输入的测量光信号分成两路，第一路作为探测光通过所述环形器被依次传输给串联的各个光纤检测段，所述光纤检测段在接收到所述探测光后，产生散射光并通过该环形器将所述散射光传输给该光电探测器；第二路作为本振光传输给所述光电探
测器；所述光电探测器将所述散射光和本振光转换为电信号；所述数据采集单元将采集到的所述电信号发送给所述数据处理单元，所述数据处理单元根据所述电信号，确定各个松动测量装置内光纤检测段的应变分布变化情况，从而确定各个螺纹结构的松动情况。6.根据权利要求5所述的螺纹结构松动分布式测量系统，其特征在于，在基于相位敏感型光时域反射仪进行应变分布测量时，所述松动确定装置还包括脉冲调制器和第二耦合器，所述脉冲调制器设置在所述第一耦合器的一输出端与该环形器的第一端之间，所述环形器的第三端、第一耦合器的另一输出端分别连接所述第二耦合器的两输入端，所述第二耦合器的输出端连接所述光电探测器；所述脉冲调制器用于将所述第一路测量光信号调制成脉冲光，再将所述脉冲光作为探测光，通过该环形器依次传输给串联的各个光纤检测段；所述光纤检测段在接收到所述探测光后，产生散射光并通过该环形器将所述散射光传输给所述第二耦合器，所述第一耦合器将所述本振光传输给所述第二耦合器，所述第二耦合器将所述散射光和本振光传输给所述光电探测器，由所述光电探测器转换成电信号；所述数据处理单元根据所述数据采集单元采集到的电信号，通过希尔伯特变换、解缠绕、旋转矢量求和方法抑制相干衰落、相位差分算法，确定各个松动测量装置内光纤检测段的应变分布变化情况，从而确定各个螺纹结构的松动情况。7.根据权利要求5所述的螺纹结构松动分布式测量系统，其特征在于，在基于光频域反射仪进行应变分布测量时，所述松动确定装置还包括偏振分集接收器和偏振控制器，所述光电探测器包括第二光电探测器和第三光电探测器，其中所述第一耦合器的一输出端通过偏振控制器与该偏振分集接收器的第一端连接，另一输出端与所述环形器的第一端连接，所述环形器的第二端通过光纤连接段与串联的第一个松动测量装置内的光纤检测段连接，第三端与该偏振分集接收器的第二端连接，所述偏振分集接收器的两输出端分别与所述第三光电探测器和第二光电探测器连接；所述第三光电探测器、第二光电探测器分别连接所述数据采集单元；所述第一耦合器将其接收到的测量光信号分成两路，第一路作为探测光通过该环形器依次传输给串联的各个光纤检测段，所述光纤检测段在接收到所述探测光后，产生散射光并通过该环形器将所述散射光传输给所述偏振分集接收器；所述第一耦合器将第二路测量光信号作为本振光通过该偏振控制器传输给所述偏振分集接收器；所述散射光和本振光经所述偏振分集接收器后，产生两路拍频干涉信号，所述两路拍频干涉信号分别传输给所述第三光电探测器和第二光电探测器，被所述第三光电探测器和第二光电探测器转换为第一电信号和第二电信号；所述数据处理单元根据所述数据采集单元采集到的所述第一电信号和第二电信号，通过发生形变前后参考组和测量组信号的互相关运算获得所述散射光的波长漂移量，基于波长漂移量与应变变化成正比，确定各个松动测量装置内光纤检测段的应变分布变化情况，从而确定各个螺纹结构的松动情况。8.根据权利要求7所述的螺纹结构松动分布式测量系统，其特征在于，所述松动确定装置还包括第三耦合器、第四耦合器、第五耦合器，所述光电探测器还包括第一光电探测器，其中所述第三耦合器的两输出端分别与该第一耦合器和第四耦合器的输入端连接，所述第四耦合器的一输出端通过延迟光纤与第五耦合器的第一输入端连接，另一输出端与该第五
耦合器的第二输入端连接，所述第五耦合器的输出端连接第一光电探测器；所述第一光电探测器连接所述数据采集单元；所述第三耦合器将测量光信号分成两路，一路传输给所述第一耦合器，另一路传输给所述第四耦合器，所述第四耦合器将其接收到的测量光信号分成两路，第一路通过该延迟光纤传输给所述第五耦合器，第二路直接传输给所述第五耦合器，第二路测量光信号和经延迟处理的第一路测量光信号在所述第五耦合器处发生干涉，产生一路拍频干涉信号，所述第一光电探测器将该路拍频干涉信号转换为第三电信号；所述数据处理单元利用所述数据采集单元采集到的所述第三电信号对采集到的所述第一电信号和第二电信号进行光源非线性补偿，此后通过发生形变前后参考组和测量组信号的互相关运算获得所述散射光的波长漂移量，基于波长漂移量与应变变化成正比，确定各个松动测量装置内光纤检测段的应变分布变化情况，从而确定各个螺纹结构的松动情况。9.根据权利要求1所述的螺纹结构松动分布式测量系统，其特征在于，所述松动测量装置包括套筒、弹簧、光纤和顶盖，所述光纤中对应光纤检测段沿所述弹簧走向，布线在该弹簧上，所述套筒内设有螺旋凹槽，所述弹簧竖直设于与其匹配的所述螺旋凹槽内，且其上端与所述顶盖上的紧固件固定连接，所述光纤检测段的一端从所述套筒的通孔中穿出，用于接收测量光信号，所述套筒由支撑件对其进行支撑，所述顶盖和螺纹结构位于所述套筒内且所述顶盖位于所述螺纹结构之上；所述螺纹结构在出现松动、螺旋转动时，带动所述顶盖相对于所述套筒发生第一竖直方向上的移动，从而带动所述弹簧发生形变，使所述弹簧上的光纤检测段的应变分布发生变化。10.根据权利要求9所述的螺纹结构松动分布式测量系统，其特征在于，所述松动测量装置还包括底板，所述套筒固定在所述底板上，所述螺纹结构穿过所述底板，从该套筒内伸出；所述支撑件为螺母，所述螺母位于所述底板之下，与所述螺纹结构螺纹连接，且其上表面与所述底板抵接固定，所述螺母用于支撑所述套筒；所述螺纹结构在出现松动、螺旋转动时，带动所述顶盖发生所述第一竖直方向上的移动，所述螺母在所述底板以及其上套筒的重力作用下发生第二竖直方向上的移动，从而带动所述底板以及其上套筒发生所述第二竖直方向上的移动，其中所述第一竖直方向与第二竖直方向相反。
技术总结
本发明提供一种螺纹结构松动分布式测量系统，该系统包括多个螺纹结构和松动确定装置，每个螺纹结构对应设有松动测量装置，每个松动测量装置内均设有用于反映螺纹结构松动情况的光纤检测段，各个松动测量装置内的光纤检测段串联，松动确定装置通过光纤连接段与串联的第一个松动测量装置内的光纤检测段连接；松动确定装置提供的测量光信号依次传输给串联的各个光纤检测段，各个光纤检测段在接收到测量光信号后，将对应的反射信号返回给松动确定装置；松动确定装置根据反射信号，确定各个螺纹结构的松动情况。本发明结构更加简单，且可降低松动测量装置与远程监控平台之间通讯成本。成本。成本。
技术研发人员：朱涛 钟子轩
受保护的技术使用者：重庆大学
技术研发日：2022.06.02
技术公布日：2022/9/16