[發(fā)明專利]一種埋入式均一化應(yīng)變感測光纜

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010640002.2
• 申請日: 2020-07-06
• 公開（公告）號: CN111856667A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 謝永宏;方玄;張秋生;蔣波;馮維一;吉俊兵
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇法爾勝光電科技有限公司;無錫法爾勝光電科技有限公司;法爾勝泓昇集團有限公司
• 主分類號: G02B6/44
• 分類號: G02B6/44;G01B11/16
• 代理公司: 江陰市輕舟專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32380
• 代理人: 孫燕波

本發(fā)明涉及一種埋入式均一化應(yīng)變感測光纜，包括芯部的單模光纖(1)，單模光纖(1)外擠塑成型有緊包層(2)，緊包層(2)外設(shè)有鎧裝層(3)，沿著光纜長度方向間隔設(shè)置有若干填膠區(qū)(4)，各填膠區(qū)(4)自緊包層(2)外到鎧裝層(3)用膠黏劑填充，即在各填膠區(qū)通過膠黏劑將鎧裝層(3)包埋并固定在緊包層(2)表面，鎧裝層(3)外設(shè)置若干根加強件(5)并擠塑護套層(6)。光纜護套層感知到監(jiān)測結(jié)構(gòu)體的應(yīng)變信息后在填膠區(qū)傳遞到內(nèi)部單模光纖，在遇到局部大應(yīng)變時，一方面光纜可通過結(jié)構(gòu)內(nèi)的變形抵消一部分應(yīng)力以保護光纜本身，另一方面放大了填膠區(qū)的信號強度實現(xiàn)了感測的靈敏度。由此能夠適應(yīng)局部大應(yīng)變范圍感測。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及應(yīng)變感測光纜，屬于光纖傳感領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來，伴隨著大型設(shè)施的建設(shè)，如橋梁、隧道、鐵路、油氣管道、水利水電項目等，在設(shè)施施工或運營期間監(jiān)測設(shè)施結(jié)構(gòu)的受力情況，對預(yù)防發(fā)生設(shè)施重大事故十分必要。因此，大型基礎(chǔ)設(shè)施的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測越來越受到施工方和使用方的重視。

分布式光纖傳感技術(shù)由于能夠?qū)崿F(xiàn)長距離、大范圍的實時在線感應(yīng)，成為監(jiān)測的應(yīng)用熱點。

采用分布式光纖應(yīng)變傳感系統(tǒng)進行結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測時，應(yīng)變感測光纜通常有埋入結(jié)構(gòu)體內(nèi)部和通過夾具固定于結(jié)構(gòu)體表面兩種布設(shè)方式。應(yīng)變感測光纜埋入結(jié)構(gòu)體內(nèi)的布設(shè)方式，能夠真實感測結(jié)構(gòu)體的應(yīng)力變化，但現(xiàn)有的埋入式應(yīng)變感測光纜主要有二大問題：一是機械性能差，不抗壓，容易壓斷；二是大多數(shù)緊包結(jié)構(gòu)，難以承受監(jiān)測結(jié)構(gòu)的局部大應(yīng)變，容易拉斷光纖。造成了應(yīng)變感測光纜的埋植成功率低，監(jiān)測應(yīng)變范圍小的局面。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服當前埋入式應(yīng)變感測光纜強度低、不適應(yīng)大應(yīng)變的不足，提供一種抗壓、適應(yīng)監(jiān)測結(jié)構(gòu)體局部大應(yīng)變的應(yīng)變感測光纜。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種埋入式均一化應(yīng)變感測光纜，包括芯部的單模光纖單模光纖外擠塑成型有緊包層，緊包層外設(shè)有鎧裝層，沿著光纜長度方向間隔設(shè)置有若干填膠區(qū)，各所述填膠區(qū)自緊包層外到鎧裝層用膠黏劑填充，即在各所述填膠區(qū)通過膠黏劑將鎧裝層包埋并固定在緊包層表面，鎧裝層外設(shè)置若干根加強件并擠塑護套層。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述鎧裝層的內(nèi)徑大于緊包層的外徑，在非填膠區(qū)，緊包層與鎧裝層之間留有層間隙使得緊包層可在鎧裝層內(nèi)滑動。

所述鎧裝層為漏空結(jié)構(gòu)，膠黏劑能夠在所述鎧裝層內(nèi)外穿流?？蛇x擇螺旋鋼帶作為鎧裝層。

可選地，所述填膠區(qū)的長度L為1cm～10cm，相鄰填膠區(qū)的間隔距離為0.5m～5m，填膠區(qū)的數(shù)量m≥2。

可選地，所述加強件(5)為金屬絲或FRP。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：

本發(fā)明在光纖的緊包層外增加了鎧裝層、加強件和護套層，護套層包埋加強件固定在鎧裝層外表面，三者作為成型體大大加強了光纜的機械性能。

護套層在擠塑成型時包埋加強件，為護套層寄宿形成良好的力學(xué)傳遞。將本發(fā)明埋入監(jiān)測結(jié)構(gòu)體內(nèi)布設(shè)，外層的鎧裝層、加強件和護套層使得光纜能夠抗壓、抗拉，不易被彎折、壓斷和拉斷，增加了埋植成功率。

鎧裝層與緊包層不粘連而保留層間間隙，另外，沿光纜長度方向每間隔固定距離設(shè)置填膠區(qū)，在填膠區(qū)通過膠黏劑對鎧裝層進行包埋并與緊包層連接成型為一體，由此在填膠區(qū)使光纜的內(nèi)外層結(jié)構(gòu)固接為一個結(jié)構(gòu)體，形成良好的力學(xué)傳遞。而在非填膠區(qū)，芯部的單模光纖及其緊包層能夠在鎧裝層內(nèi)滑動形變，雖然前述滑動形變會吸收掉小部分應(yīng)力，但由于填膠區(qū)的剛性明顯大于非填膠區(qū)，可以將分散的應(yīng)力進行集中，集中到填膠區(qū)，使得填膠區(qū)的感應(yīng)信號適度放大，增加該處的敏感性。