[實用新型]一種基于布里淵散射的分布式光纖壓力傳感器

有效

• 申請號: 202020305324.7
• 申請日: 2020-03-12
• 公開（公告）號: CN212482749U
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 雷武林;柴敬;張丁丁;秋豐岐;歐陽一博
• 申請（專利權）人: 隴東學院;西安科技大學
• 主分類號: G01L1/24
• 分類號: G01L1/24
• 代理公司: 深圳國海智峰知識產權代理事務所(普通合伙) 44489
• 代理人: 劉軍鋒

本實用新型公開一種基于布里淵散射的分布式光纖壓力傳感器，包括光纖和液體硅橡膠，所述液體硅橡膠完整包覆所述光纖，所述液體硅橡膠為長方體，所述液體硅橡膠長度與所述光纖的長度相同，所述液體硅橡膠的寬度10?50mm，所述液體硅橡膠的高度10?50mm，所述光纖呈直線狀。本實用新型將從基于布里淵散射的分布式光纖傳感原理出發，設計一種基于布里淵散射的分布式光纖壓力傳感器，提出以硅橡膠作為彈性封裝材料的方型結構，通過對分布式光纖壓力傳感器進行理論分析、數值模擬以及標定試驗，闡明了壓力與應變之間的響應關系，為其可實現相似材料模型試驗采場支承壓力的分布式測量提供依據。

技術領域

本實用新型屬于礦業工程光纖監測技術領域，具體涉及一種基于布里淵散射的分布式光纖壓力傳感器。

背景技術

相似材料模型試驗作為一種發展較早、應用廣泛、形象直觀的巖體介質物理力學特性研究方法，已成為國內外進行重大巖土工程，特別是礦業工程領域一種行之有效的科學研究手段。相似材料模型試驗的應力測量是保證模型試驗測試精準度的關鍵問題之一，模型開挖將導致模型巖體內應力重新分布并形成采動應力場，如何衡量采動應力場的演化特征，實現模型巖體內應力變化的定量測試，是當前研究的重點。對相似材料模型試驗中應力的監測方法雖然比較多，但大多都以電阻式壓力傳感器為主，如應變片、土壓力盒、壓力傳感器等。盡管上述這些測試方法促進了相似材料模型試驗中應力的定量化和系統化研究，但由于這些測試手段的普遍存在測試性能不穩定、抗干擾能力差和復用率低等技術缺陷，導致其很難實現高精度、整場全過程式的測量，因此仍需進一步探索新的監測方法和測試手段。

光纖傳感器作為一種新型傳感監測技術，其具有傳感距離長、傳輸容量大、測量精度高等優點。目前，已在邊坡、巖土以及地下工程等領域的現場監測及試驗研究中取得了良好的實際應用效果。分布式光纖傳感技術作為光纖傳感技術的一種，可在其它傳感器不適應的惡劣環境中實現大范圍多參量智能化測試，并能夠彌補傳統點式傳感器的不足。但是，分布式光纖傳感技術在實際的應用和研究中，多半集中于對軸向應力應變和溫度的監測，而對于光纖受壓的傳感性能卻鮮有報道，更未見被直接用于相似材料模型試驗中對壓力參量進行測量。

實用新型內容

為了克服上述現有技術的缺點，本實用新型提出一種基于布里淵散射的分布式光纖壓力傳感器，具體如下：

一種基于布里淵散射的分布式光纖壓力傳感器，包括光纖1和液體硅橡膠 2，所述液體硅橡膠完整包覆所述光纖。

在本實用新型的一些實施例中，所述液體硅橡膠2為長方體，所述液體硅橡膠2長度與所述光纖1的長度相同。

在本實用新型的一些實施例中，所述液體硅橡膠2的寬度10-50mm，所述液體硅橡膠2的高度10-50mm。

在本實用新型的一些實施例中，所述光纖1呈直線狀。

本實用新型將從基于布里淵散射的分布式光纖傳感原理出發，設計一種基于布里淵散射的分布式光纖壓力傳感器，提出以硅橡膠作為彈性封裝材料的方型結構，通過對分布式光纖壓力傳感器進行理論分析、數值模擬以及標定試驗，闡明了壓力與應變之間的響應關系，為其可實現相似材料模型試驗采場支承壓力的分布式測量提供依據。

基于PPP-BOTDA技術的分布式光纖傳感原理進行分析，可知分布式光纖傳感器直接獲取的物理參量是軸向應變和溫度，而其對于壓力的敏感性太低無法直接實現對壓力的測量。因此需要借助轉換裝置來間接實現對壓力的增敏。由彈性力學和材料力學可知，將光纖封裝在楊氏模量較小的彈性敏感材料里，得到的復合體的楊氏模量將會遠小于光纖的楊氏模量，這樣便可以達到對應力增敏的效果。因此，本實用新型決定采取聚氨酯材料作為光纖壓力傳感器的封裝材料，具體為商用單組份室溫固化有機硅膠。硅橡膠可在(–60～+200℃)溫度范圍內長時間運用，具有優越的耐寒耐熱交變性能以及絕緣性能。除此之外其還具有良好的耐腐蝕，耐老化以及防潮、抗震等性能。