[發明專利]一種接續式光纖大變形測試裝置及測試方法

有效

• 申請號: 202210948340.1
• 申請日: 2022-08-09
• 公開（公告）號: CN115031652B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 趙力國;張娟;富志鵬;李震;董長松;李博融;李琛
• 申請（專利權）人: 中交第一公路勘察設計研究院有限公司
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 四川力久律師事務所 51221
• 代理人: 劉雪蓮

本發明公開了一種接續式光纖大變形測試裝置及測試方法，應用于工程結構監測、檢測技術領域，裝置包括連接段光纖、第一測量段光纖、第二測量段光纖、接續段光纖、接續裝置和裝置保護殼，接續裝置包括護筒、封閉蓋和連接件，通過第一測量段光纖、第二測量段光纖和接續段光纖，進行分級測試，能夠實現小變形和大變形的測試；該裝置結構簡單，極大縮小傳感器尺寸，充分發揮光纖高精度、低成本的優勢，有效提高了光纖小應變測試大變形的量程，實現光纖測試變形量的有效擴充；安裝方法便捷易操作，省去了封裝，易于工程上應用和實現；測試方法將原先的變形可測量長度，擴展至三段光纖范圍累加，擴大了常規情況下的測量范圍，實現可變大量程的變形測量。

技術領域

本發明涉及工程結構監測、檢測技術領域，特別涉及一種接續式光纖大變形測試裝置及測試方法。

背景技術

工程結構在風、溫度、地震、車輛、疲勞等因素作用下，會產生影響結構安全的變位，這種變位直接威脅結構的設備安全，必須定期進行檢測，或者開展實時監測。而這種檢測/監測大部分處于裸露環境，對于監測設備的耐久性、穩定性和精度有著很高的要求。分布式光纖傳感技術具有耐環境腐蝕、高檢測精度，可實現分布式測量等優點，在光纖沿線上能獲得被測量區域在時間和空間上的連續分布信息。其獨特的應用場景取代了相當一部分的普通傳感器，成為了公路、鐵路、航空、管道等工程結構檢測/監測技術領域的首選傳感器。但是光纖的變形測量范圍受限于光纖本身剛度的限制，作為變形測量時，最大應變范圍宜控制在±10000με，當進行位移測量時，在1米范圍內最大的變形宜控制在10mm，當變形過大，光纖易數據失真，光纖甚至脆斷破壞。

現有的相關發明，“CN201610283892.X一種光纖均勻應力施加裝置”中，將光纖固定在直線滑軌兩端的夾持裝置上，通過光纖與彈簧或彈性橡膠等彈性變形結構同步變形，使光纖均勻拉伸。但這種裝置在精確控制光纖拉伸距離上存在局限，試驗過程中產生的誤差較大，因此不能應用光纖進行大變形測試。

“CN109373925A一種基于光纖小應變的大變形測試裝置及測試方法”中，通過箱體內收容架設定位多個傳動模組，接入多根光纖的兩端，形成多個測試回路，多個動夾具被構造設計為被多個滑塊分別驅動將光纖相對靜夾具拉伸，通過換輪組的傳遞實現大變形測量的目的。但受限于換輪組內部的復雜結構和傳遞特征，此裝置相對光纖整體體積較大，無論是埋置于橋梁結構的混凝土中，還是放置于路基結構的土體中均非常不便，限制了結構的應用。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中所存在的上述不足，提供一種接續式光纖大變形測試裝置及測試方法，該裝置結構簡單、方便安裝布置、可靠性高、可連續測量光纖大變形，可以實現基于光纖應變的結構進行大變形測試，得到結構總的形變量。

為了實現上述發明目的，本發明提供了以下技術方案：

一種接續式光纖大變形測試裝置，其包括第一測量段光纖、第二測量段光纖、接續段光纖和接續裝置，接續裝置包括護筒、封閉蓋和連接件，護筒內設有空腔且兩端開口，護筒的兩端或靠近兩端處分別設置封閉蓋，連接件、接續段光纖位于空腔內，且連接件、接續段光纖的兩端分別連接護筒兩端的封閉蓋內側，接續段光纖長度大于連接件長度，接續段光纖在空腔內彎曲設置，第一測量段光纖和第二測量段光纖的內端分別連接至護筒兩端的封閉蓋外側，第一測量段光纖和第二測量段光纖的外端用于固定至待測結構。

通過第一測量段光纖、第二測量段光纖能夠對待測結構的小變形進行測試，在測試裝置承載超出第一測量段光纖和第二測量段光纖的承載范圍后，通過接續裝置能夠繼續進行測試，通過連接件保持接續段光纖在小變形情況下不產生變化，連接件斷裂后，兩個封閉蓋分別通過第一測量段光纖和第二測量段光纖拉開距離，接續段光纖逐漸拉直，再通過第一測量段光纖、接續段光纖和第二測量段光纖進行測試；通過多段式的光纖在不同情況下分別工作的方式，實現可變大量程的變形測量，由高精度應變測量實現大變形的解譯。

在本發明較佳的實施例中，上述所述接續段光纖的長度滿足：