[發明專利]用于監測鋼結構應變的分布式傳感光纖的安裝方法

有效

• 申請號: 201310249713.7
• 申請日: 2013-06-21
• 公開（公告）號: CN103376067A
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發明（設計）人: 毛江鴻;金偉良;崔磊;方鵬飛;王韜
• 申請（專利權）人: 浙江大學寧波理工學院
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 寧波市鄞州甬致專利代理事務所(普通合伙) 33228
• 代理人: 代忠炯

技術領域

本發明涉及土木工程健康監測領域，具體講是一種用于監測鋼結構應變的分布式傳感光纖的安裝方法。

背景技術

土木工程中的鋼結構，如橋梁、人行天橋、鐵軌、輸油管道等在服役期間，由于環境荷載作用、材料性能劣化等不利因素，不可避免的出現承載力下降、變形超限等損傷等一系列問題，故需要對土木工程中的鋼結構進行應變監測。

土木工程中的鋼結構具有損傷應變位置不確定的特點，同時所處的環境條件復雜，故現有技術對鋼結構應變的監測方式如采用電阻應變片監測或采用鋼弦應變計監測都存在缺陷和不足，如易受到時間和溫度的影響，長期使用無法保障其準確性，而且現有技術監測手段基本是進行的一個點一個點的監測，無法從面上實現全面覆蓋監測。

而基于布里淵頻移的分布式光纖傳感技術是屬于目前國際上的最前沿的尖端技術，當光纖沿線發生應變或溫度變化時，布里淵頻率會發生漂移并在與光纖連接的儀器顯示出來。而布里淵頻率的漂移量即布里淵頻移與光纖的溫度變化和應變呈良好的線性關系，故通過監測布里淵頻移就能得到光纖沿線溫度變化和應變的分布信息。它與傳統技術相比，能長期、耐久、全面的監測鋼結構的應變，以判斷鋼結構的健康狀況。

然而將分布式傳感光纖應用到鋼結構監測領域，存在一個關鍵和技術難題，即如何快速、全面、準確的將傳感光纖安裝在鋼結構上。現有技術均是采用在鋼結構表面涂覆粘結劑固定傳感光纖，但該布設方法施工復雜、布設速度慢、周期長、拆卸不方便；更重要的是，鋼結構的損傷應變位置不確定，該布設方式只能監測到整根光纖布設區域的應變大小，而損傷應變發生的具體位置卻無法測得；而且，測量應變的過程還會受到溫差的干擾，應變測量結果不準確。

發明內容

本發明要解決的一個技術問題是，提供一種能快速、全面、準確的用于監測鋼結構應變的分布式傳感光纖的安裝方法。??

本發明的一種技術解決方案是，提供一種用于監測鋼結構應變的分布式傳感光纖的安裝方法，其步驟如下：

a、用一根傳感光纖在第一圓柄磁鐵的圓周面纏繞多圈形成溫度補償線圈，將傳感光纖的溫度補償線圈的引出端穿過第一矯正套管；

b、在第一圓柄磁鐵的溫度補償線圈外澆注環氧樹脂層，使得溫度補償線圈及第一矯正套管被環氧樹脂層粘緊裹牢，形成第一磁性粘結端；

c、將從第一矯正套管引出的傳感光纖穿過第二矯正套管，并在第二圓柄磁鐵的圓周面纏繞多圈形成溫度補償線圈；

d、在第二圓柄磁鐵的溫度補償線圈外澆注環氧樹脂層，使得溫度補償線圈及第二矯正套管被環氧樹脂層粘緊裹牢，形成第二磁性粘結端，此時，兩個磁性粘結端之間的傳感光纖段形成應變監測光纖段，而第一磁性粘結端的引入段光纖成為前段信號傳輸光纖段，第二磁性粘結端的引出段光纖成為后段信號傳輸光纖段，且兩個磁性粘結端、應變監測光纖段、前段信號傳輸光纖段和后段信號傳輸光纖段構成一個光纖分布單體；

e、n次重復步驟a~d，制作出n個光纖分布單體；

f、根據需要，利用光纖熔接機將每個光纖分布單體的前段信號傳輸光纖段與前一個光纖分布單體的后段信號傳輸光纖段熔接，使得多個光纖分布單體依次串聯，并在最前面一個光纖分布單體的前段信號傳輸光纖段前端和最后面的一個光纖分布單體的后段信號傳輸光纖段后端分別熔接一個光纖接頭；

g、將一個光纖分布單體的第一磁性粘結端吸附固定在待監測的鋼結構上，并在該光纖分布單體的第一磁性粘結端與第二磁性粘結端之間固定一個測力計，人工張拉第二磁性粘結端使得測力計顯示的力的大小為一個固定值，再將第二磁性粘結端與待檢測的鋼結構吸附固定；

h、將該光纖分布單體的應變監測光纖段用保護套管套合保護；

i；n次重復步驟g~h，使得全部光纖分布單體固定在待監測的鋼結構上，且使得每一個光纖分布單體的應變監測光纖段被保護套管套合保護；

j、將串聯的多個光纖分布單體的兩個光纖接頭與測試儀器連接。