[發明專利]一種測試沿深度方向溫度場的路用光纖傳感器及布置方法

在審

• 申請號: 202010062039.1
• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN111256869A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 馬憲永;趙楷文;董澤蛟;曹憲成;郭寶春
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32;G01K1/08;E01F11/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 牟永林

一種測試沿深度方向溫度場的路用光纖傳感器及布置方法，屬于路面結構分布式光纖溫度監測領域。發明為了解決現有技術中路用光纖傳感器空間分辨率低以及布設工藝可操作性低的問題，本發明提供了一種測試沿深度方向溫度場的路用光纖傳感器，所述傳感器包括扣蓋、圓柱形彈性體、套筒、分布式光纖和底板，所述分布式光纖纏繞在圓柱形彈性體上，圓柱形彈性體設置在套筒中，扣蓋扣裝在套筒上，套筒固接在底板上，同時提供了上述光纖傳感器的布置方法，本發明主要用于沿深度方向對路面結構內部進行高空間分辨率的溫度場監測。

技術領域

本發明涉及路面結構分布式光纖溫度監測領域，具體涉及一種測試沿深度方向溫度場的路用光纖傳感器及布置方法。

背景技術

現階段使用廣泛的水泥混凝土路面以及瀝青路面所采用的材料均為溫度敏感性材料，尤其是瀝青路面，瀝青混合料作為典型的粘彈性材料，其材料力學參數受溫度影響明顯，溫度對路面結構力學響應以及長期使用性能有重要影響。因此，掌握路面結構內部溫度，對于路面長期實時性能監測是極為必要的。

目前已有多種多樣的路面結構點式溫度傳感器，例如振弦式溫度傳感器、熱電式溫度傳感器以及光纖光柵式溫度傳感器。點式溫度傳感器，考慮現場的實際路面結構施工狀況，通常僅在路面各結構層底部埋設，獲取各層位分離界面處的路面溫度。但是由于太陽輻射、熱傳導等作用，路面內部的溫度是沿深度方向不斷變化，具有溫度梯度。采用點式溫度傳感器獲取的溫度數據無法滿足路面長期性能的分析與評估要求。另外，點式溫度傳感器其布設工藝要求較高，需要緊跟施工進度，逐層施工、逐層布設，對于已經完工的路面結構則需要采用挖坑的形式進行埋設，嚴重影響路面結構整體性，降低路面結構長期使用性能。

為了彌補以上種類溫度傳感器的缺點和不足，提出了一種基于分布式光纖監測技術的路面結構內部溫度場測試傳感器。分布式光纖傳感器以其抗腐蝕性及電磁干擾性能強、耐久性好、幾何變形能力強、可監測沿線多物理量、監測精度高、可實現長距離監測及大容量傳輸等優點，在土木工程、航空航天、石油化工、電力、醫療、船舶工業等領域獲得了廣泛應用。但是值得提及的是，分布式光纖監測技術面臨空間分辨率不足的缺點，一般而言，現有分布式光纖監測技術的空間分辨率為0.5～1米，而為了描述完整的路面內部溫度場，溫度的測試空間分辨率應達到1厘米甚至是毫米級。很明顯，現有的分布式光纖監測技術無法滿足路面結構溫度監測所需的空間分辨率要求。

因此，研制一種具有高空間分辨率，且布設工藝適應性及可操作性強，不會破壞路面整體性，能夠測試任意深度位置溫度的路用光纖傳感器，是該領域技術人員亟需解決的一個問題。

發明內容

本發明為了解決現有技術中路用光纖傳感器空間分辨率低以及布設工藝可操作性低的問題，進而提供一種測試沿深度方向溫度場的路用光纖傳感器及布置方法；

一種測試沿深度方向溫度場的路用光纖傳感器，所述傳感器包括扣蓋、圓柱形彈性體、套筒、分布式光纖和底板，所述分布式光纖纏繞在圓柱形彈性體上，圓柱形彈性體設置在套筒中，扣蓋扣裝在套筒的頂端，套筒的底端固接在底板上；

進一步地，所述扣蓋的下方設有圓柱扣合體，且圓柱扣合體的一端與扣蓋底面一體設置，圓柱扣合體上加工有切割缺口；

進一步地，所述圓柱形彈性體外圓面上設有凸起式螺紋，且凸起式螺紋與圓柱形彈性體一體設置，所述分布式光纖沿著凸起式螺紋旋向纏繞在圓柱形彈性體上；

進一步地，所述分布式光纖與凸起式螺紋之間設有護套，護套套設在分布式光纖上；

進一步地，所述套筒的頂端加工有貫通式注膠槽；

進一步地，所述套筒的外圓面均布加工有N個圓形孔洞，N為正整數；

進一步地，所述套筒的外圓面上沿豎直方向加工有一條切割縫，且切割縫的一端與切割缺口對應設置；