[發明專利]一種分布式傳感光纖應變系數標定裝置及方法

在審

• 申請號: 202010172292.2
• 申請日: 2020-03-12
• 公開（公告）號: CN111272209A
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 韋超群;鄧清祿;蘇維偉;韓俊杰;劉海蘭;鄧康慶
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G01D18/00
• 分類號: G01D18/00;G01B11/16
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 付春霞

本發明提供一種分布式傳感光纖應變系數標定裝置及方法，所述裝置包括底座、步進電機、燕尾槽滑臺、力傳感器、梯形固定臺、第一裸光纖夾持板、第二裸光纖夾持板、第一護套光纖夾持板、第二護套光纖夾持板、圓弧形滑臺、以及路徑限制板。本發明的有益效果：可同時標定裸光纖和護套光纖，且標定過程中通過步進電機以及燕尾槽滑臺以恒定的速度進行拉伸，避免了應變系數標定過程中由于光纖不均勻拉伸導致的光纖應變變化不穩定，在工程應用與實驗研究中應用廣泛且能重復使用。

技術領域

本發明涉及光纖光纜參數標定技術領域，尤其涉及一種分布式傳感光纖應變系數標定裝置及方法。

背景技術

分布式光纖傳感檢測技術是基于光的不同散射原理而被逐漸開發應用的，其內涵豐富、監測數據便于分析、應用效果穩定可靠、應用前景廣泛，應用范圍已拓展至多個領域，包括橋梁、路基、抗滑樁、水利樞紐工程等。但目前對該技術的應用研究因傳感光纖自身參數的影響具有一定的局限性，其中部分技術仍有待進一步研究與驗證。

一般每種傳感光纖都具有自身獨特的參數特征，不同型號、不同護套甚至不同廠家生產的同一型號的傳感光纖，其應變系數都存在一定差異，導致監測中未進行標定的傳感光纖采集的數據與實際情況會存在一定出入。因此，傳感光纖在使用之前都需進行應變系數的標定。

常規的光纖應變系數的標定有等強度梁法、定滑輪法、金屬管纏繞法、定點拉伸法等，這些方法應用較為廣泛但存在一定弊端。等強度梁法僅適用于標定裸光纖，且標定過程中，應力應變是利用等強度梁的變形再通過粘結劑傳遞給裸光纖的，這影響了應變系數的標定精度；定滑輪法應變系數標定對于光纖的拉伸程度有限且無法均勻拉伸；金屬管纏繞法通過線性膨脹進行標定，但膨脹系數不易控制；定點拉伸法無法規避光纖固定端的拉伸影響，致使標定得到的應變系數往往偏大。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種分布式傳感光纖應變系數標定裝置及方法，用于對分布式傳感光纖中護套光纖以及裸光纖進行標定。

本發明提供一種分布式傳感光纖應變系數標定裝置，包括底座(1)、步進電機(2)、燕尾槽滑臺(3)、力傳感器(4)、梯形固定臺(5)、第一裸光纖夾持板(6)、第二裸光纖夾持板(7)、第一護套光纖夾持板(8)、第二護套光纖夾持板(9)、圓弧形滑臺(10)、以及路徑限制板(11)，其中：

所述底座(1)為長條形結構，所述路徑限制板(11)安裝在所述底座(1)的首端，用于形成光纖應變系數標定過程中的移動路徑；

所述路徑限制板(11)的后方依次放置有首尾連接在一起的所述力傳感器(4)、所述燕尾槽滑臺(3)、以及所述步進電機(2)，所述力傳感器(4)用于測定標定過程中光纖受到的作用力大小，所述步進電機(2)固定在底座(1)上，所述步進電機(2)根據設定的轉速轉動，并通過燕尾槽滑臺(3)推動力傳感器(4)，保證光纖以恒定速度拉伸；

所述梯形固定臺(5)安裝在所述底座(1)的尾端，所述梯形固定臺(5)的上方安裝有所述第一裸光纖夾持板(6)、所述第一護套光纖夾持板(8)、以及所述第二護套光纖夾持板(9)；所述第二裸光纖夾持板(7)安裝在所述圓弧形滑臺(10)的上方，所述圓弧形滑臺(10)置于所述路徑限制板(11)內，且所述圓弧形滑臺(10)的矩形尾部與所述力傳感器(4)的前端連接。

進一步地，所述路徑限制板(11)包括安裝在底座(1)首端的第一完整板(19)、以及帶有矩形開口的第二板(18)，所述第二板(18)通過支架(20)置于第一完整板(19)上，并與所述第一完整板(19)形成矩形槽結構，在所述步進電機(2)、燕尾槽滑臺(3)、以及力傳感器(4)的作用下，所述圓弧形滑臺(10)在所述第一完整板(19)上沿矩形槽結構推進。

進一步地，所述梯形固定臺(5)為“凸”型結構，所述第一裸光纖夾持板(6)安裝在所述梯形固定臺(5)中間最高的臺階上，所述第一護套光纖夾持板(8)和所述第二護套光纖夾持板(9)則分別安裝在所述梯形固定臺(5)兩側較低的臺階上。