[實(shí)用新型]一種分布式長(zhǎng)標(biāo)距光纖應(yīng)變傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201820536608.X
• 申請(qǐng)日: 2018-04-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN207963790U
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙雨佳;劉凱;張浩;尚肖陽(yáng);張子怡;譚子安
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 石家莊鐵道大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01B11/16
• 分類(lèi)號(hào): G01B11/16
• 代理公司: 北京青松知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11384
• 代理人: 鄭青松

本實(shí)用新型公開(kāi)了一種分布式長(zhǎng)標(biāo)距光纖應(yīng)變傳感器，包括分布式光纖、橡膠外殼、金屬環(huán)以及咬合葉片，所述橡膠外殼為管形，管形的橡膠外殼包裹在所述分布式光纖外，所述橡膠外殼的兩端連接設(shè)置有所述金屬環(huán)，所述金屬環(huán)的外徑上連接有周向均勻分布的多個(gè)所述咬合葉片，可以提高與土體之間的結(jié)合力。本實(shí)用新型對(duì)應(yīng)用于土體監(jiān)測(cè)的分布式光纖進(jìn)行了封裝設(shè)計(jì)，一方面在保證分布式光纖埋設(shè)到土體后不會(huì)因加載而損毀，另一方面提高了光纖與土體協(xié)同變形的能力，為工程實(shí)際中的土體監(jiān)測(cè)提供了新的思路。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種光纖應(yīng)變傳感器，特別是一種分布式長(zhǎng)標(biāo)距光纖應(yīng)變傳感器，屬于變形及分布式光纖監(jiān)測(cè)工程技術(shù)領(lǐng)域，用于土體里的優(yōu)化封裝。

背景技術(shù)

土體的變形量是評(píng)價(jià)土體穩(wěn)定狀態(tài)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。對(duì)于工程中巖溶區(qū)、采空區(qū)鐵路或公路的路基沉降變形監(jiān)測(cè)，實(shí)施分布式變形監(jiān)測(cè)有助于及時(shí)獲取土體受力和變形異常部位，采取相應(yīng)的工程對(duì)策，以保證工程的正常施工和運(yùn)行。路基變形監(jiān)測(cè)雖有數(shù)字化測(cè)量?jī)x器，數(shù)據(jù)采集還是以人工為主，測(cè)量過(guò)程還需要人工操作和記錄，采用現(xiàn)代化的數(shù)據(jù)采集與傳輸技術(shù)還比較少，對(duì)應(yīng)變值的測(cè)量，傳統(tǒng)技術(shù)多采用電子應(yīng)變傳感裝置(如電阻應(yīng)變計(jì)、振弦式應(yīng)變傳感器、差動(dòng)電阻式應(yīng)變計(jì)等)，各類(lèi)電子應(yīng)變傳感器普遍存在著耐久性差、零點(diǎn)漂移、帶電工作、易受電磁干擾等缺陷，近年來(lái)隨著光電技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了光纖傳感技術(shù)，它以光作為采集信號(hào)的載體，以光纖作為傳遞光信號(hào)的介質(zhì)，具有耐久性好、無(wú)零點(diǎn)漂移、不帶電工作、抗電磁干擾、傳輸帶寬大等突出優(yōu)點(diǎn)，特別是其中的分布式光纖傳感技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)參數(shù)的連續(xù)分布式測(cè)量，為傳統(tǒng)電子應(yīng)變傳感技術(shù)難以企及的，因此目前在上述各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域中，分布式光纖應(yīng)變傳感系統(tǒng)正在逐步取代電子應(yīng)變傳感系統(tǒng)。隨著分布式光纖傳感技術(shù)的發(fā)展，不僅可以準(zhǔn)確測(cè)量區(qū)域內(nèi)的變形，而且能夠?qū)ψ冃尾课贿M(jìn)行精確定位，使得巖土體變形監(jiān)測(cè)能夠?qū)崿F(xiàn)及時(shí)準(zhǔn)確量測(cè)。與傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方法相比，分布式光纖監(jiān)測(cè)具有數(shù)據(jù)采集量大、采樣間隔小、所得結(jié)果精度較高、適合長(zhǎng)距離監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，所以在土體變形測(cè)量領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。最近國(guó)內(nèi)外一些研究者直接將應(yīng)變感測(cè)光纖埋入待監(jiān)測(cè)的土體中，基于光纖傳感數(shù)據(jù)來(lái)分析土體的變形狀態(tài)和穩(wěn)定程度。這一方法施工較為便捷，但是土體和應(yīng)變測(cè)試光纖之間的相互作用機(jī)理和協(xié)調(diào)變形問(wèn)題沒(méi)有得到充分的認(rèn)識(shí)，同時(shí)對(duì)于應(yīng)變感測(cè)光纖的選用和錨固點(diǎn)的設(shè)置也沒(méi)有科學(xué)依據(jù)，因而光纖監(jiān)測(cè)結(jié)果的可靠性具有很大的不確定性，極大程度上制約了該技術(shù)在工程中的推廣應(yīng)用。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型目的在于解決上述之不足，提出一種既可保證分布式光纖結(jié)實(shí)而完整的埋置于土體中，又可滿(mǎn)足分布式光纖與土體的協(xié)同變形的一種分布式長(zhǎng)標(biāo)距光纖應(yīng)變傳感器。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了如下技術(shù)方案：

一種分布式長(zhǎng)標(biāo)距光纖應(yīng)變傳感器，包括分布式光纖、橡膠外殼、金屬環(huán)以及咬合葉片，所述橡膠外殼為管形，管形的橡膠外殼包裹在所述分布式光纖外，所述橡膠外殼的兩端連接設(shè)置有所述金屬環(huán)，所述金屬環(huán)的外徑上連接有周向均勻分布的多個(gè)所述咬合葉片。

進(jìn)一步地，所述橡膠外殼的外徑為15mm，內(nèi)徑為3mm的柔性橡膠外殼。

進(jìn)一步地，所述分布式光纖為1或2根分布式長(zhǎng)標(biāo)距光纖。

進(jìn)一步地，所述橡膠外殼的外層表面為粗糙表面。

進(jìn)一步地，所述分布式光纖的總長(zhǎng)超過(guò)1m，以保證所測(cè)范圍內(nèi)的應(yīng)變均勻。

進(jìn)一步地，所述金屬環(huán)的厚度為1cm，外徑為20mm，內(nèi)徑為3mm，用膠牢固連接于分布式光纖與橡膠外殼組成的整體的兩端。

進(jìn)一步地，所述的咬合葉片，其每一咬合葉片最外緣點(diǎn)組成直徑為40mm的圓周，8片咬合葉片均勻地分布于金屬環(huán)的外徑上。

進(jìn)一步地，所述咬合葉片為圓弧狀。

進(jìn)一步地，所述金屬環(huán)內(nèi)側(cè)設(shè)置有內(nèi)螺旋結(jié)構(gòu)，橡膠外殼兩端設(shè)置有外螺旋結(jié)構(gòu)。