[發明專利]一種內定點式超弱光纖光柵應變光纜

在審

• 申請號: 201910955423.1
• 申請日: 2019-10-09
• 公開（公告）號: CN110632719A
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 羅志會;張宇;程文勝;曾曙光;譚超;鄭勝
• 申請（專利權）人: 宜昌睿傳光電技術有限公司
• 主分類號: G02B6/44
• 分類號: G02B6/44;G01B11/16;G01L1/24
• 代理公司: 42103 宜昌市三峽專利事務所
• 代理人: 吳思高

一種內定點式超弱光纖光柵應變光纜，包括位于中心的、內部刻有多個超弱布拉格光柵傳感單元的超弱光纖光柵陣列；所述超弱光纖光柵陣列螺旋套接有金屬螺旋鎧，所述超弱光纖光柵陣列與所述金屬螺旋鎧內壁之間注入有粘接劑，固化形成粘接點；沿金屬螺旋鎧軸向交叉編織的金屬網；緊密包覆在金屬螺旋鎧和所述金屬網外圍的護套；在超弱布拉格光柵傳感單元對應位置的護套上涂覆有傳感器標記。本發明通過預先在選定點上對光柵陣列和金屬螺旋鎧進行內部粘接，再加工成線性的光纜，利用金屬螺旋鎧的彈性變形特性實現分布式傳感，確保應力應變從被測對象到傳感光纖的可靠傳遞，完全避免了成纜過程中的啁啾問題，成纜工藝簡單，工程鋪設方便，具有良好的應用前景。

技術領域

本發明涉及應變光纜技術領域，具體涉及一種內定點式超弱光纖光柵應變光纜。

背景技術

對于諸如橋梁、隧道、路基路面等大型結構和基礎設施進行監測時，傳統的點式光纖光柵(FBG)傳感器很難實現對整個結構的狀態進行監測，且隨著布設傳感器數量的增加，FBG系統的復雜度和成本將會急劇增加。基于布里淵散射的光纖傳感器可以實現長距離的分布式傳感，在工程結構監測領域廣受歡迎，但受激布里淵散射效應的限制，單點上的應變監測精度只有幾十個微應變，且系統復雜，實時性差，很難滿足高要求監測場合的需要。超弱光纖光柵具有極低的反射率，通過時分/波分復用，極大地提高傳感單元的復用數量和空間分辨率，可以實現密集的點式大應變傳感，但這種方式仍無法徹底克服準分布式傳感存在的問題。如何將超弱光纖光柵傳感技術進行改進，在長距離上實現全分布式應變感測，是超弱光纖光柵傳感技術面臨的一大難題。

超弱光纖光柵陣列(以下簡稱“光柵陣列”)為了方便運輸和施工，往往需要增加多層保護，如對光纜進行螺旋鎧裝、金屬絲編織、縱向鋪設凱芙拉纖維、加裝外護套等。上述加工提升了光柵陣列的存活能力，但包覆材料越多，傳感單元越是無法與被測物體直接接觸，容易產生直接或間接的應變傳遞失真。此外，光柵陣列成纜時對加工應力和微彎非常敏感，傳統應變光纜的成纜工藝移植到超弱光柵上會出現明顯的問題。例如，中國專利“金屬基索狀分布式光纖傳感器”(專利號：ZL：201110212087.5)提出采用外部鋼絲束是以螺旋形式加捻包圍纏繞在中心位置的傳感光纖光柵串上，在實際成纜過程中，光柵區因涂覆不均、柵區過長以及局部加捻的應力不均等，都會導致嚴重的光譜啁啾或畸變。

中國專利“一種基于超短弱光柵陣列的應力應變光纜”(申請號：201811184852.5)提出通過縮短光柵長度，有效降低成纜啁啾或畸變的概率，但這對光柵制備及成纜工藝提出了很高的要求，也無法完全避免光柵啁啾的問題。

發明內容

針對現有超弱光柵光纜準分布式感測、光柵啁啾等問題，本發明提出了一種制作工藝簡單、應變傳遞效果好、鋪設方便的內定點式超弱光纖光柵應變光纜，通過預先在選定點上對光柵陣列和金屬螺旋鎧進行內部粘接，再加工成線性的光纜，利用金屬螺旋鎧的彈性變形特性，實現應力應變從被測對象到光纖的可靠傳遞，完全避免了成纜過程中的啁啾問題；且成纜工藝簡單，工程鋪設方便，具有良好的應用前景。

本發明采取的技術方案為：

一種內定點式超弱光纖光柵應變光纜，包括：

位于中心的、內部刻有多個超弱布拉格光柵傳感單元的超弱光纖光柵陣列；

所述超弱光纖光柵陣列螺旋套接有金屬螺旋鎧，所述超弱光纖光柵陣列與所述金屬螺旋鎧內壁之間注入有粘接劑，固化形成粘接點；

沿金屬螺旋鎧軸向交叉編織的金屬網；

緊密包覆在金屬螺旋鎧和所述金屬網外圍的護套；

在超弱布拉格光柵傳感單元對應位置的護套上涂覆有傳感器標記。

所述超弱光纖光柵陣列還包括纖芯、包層、第一緊包涂覆層、第二緊包涂覆層；