[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于分布式光纖的超導(dǎo)線(xiàn)圈應(yīng)變監(jiān)測(cè)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211637926.2
• 申請(qǐng)日: 2022-12-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115615347B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 瞿體明;邵良俊;宋彭;楊置榮
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01B11/16
• 分類(lèi)號(hào): G01B11/16
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

1.一種基于分布式光纖的超導(dǎo)線(xiàn)圈應(yīng)變監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，包括：

應(yīng)變信號(hào)獲取系統(tǒng)，所述應(yīng)變信號(hào)獲取系統(tǒng)包括分布式監(jiān)測(cè)光纖，所述分布式監(jiān)測(cè)光纖通過(guò)固化劑固定設(shè)置在超導(dǎo)線(xiàn)圈的上下邊緣面，所述分布式監(jiān)測(cè)光纖埋設(shè)在所述固化劑中，且其緊貼所述超導(dǎo)線(xiàn)圈的帶材設(shè)置，所述分布式監(jiān)測(cè)光纖的匝數(shù)小于所述超導(dǎo)線(xiàn)圈的匝數(shù)，所述分布式監(jiān)測(cè)光纖填埋進(jìn)所述固化劑后，再將整體結(jié)構(gòu)緊貼在所述超導(dǎo)線(xiàn)圈的邊緣面，具體流程為：使用一個(gè)和超導(dǎo)線(xiàn)圈上表面形狀相同的餅式模具，首先將膠體組分和固化液混合填在模具中；待固化后，將所述分布式監(jiān)測(cè)光纖卷成螺旋狀，放在固化劑表面；再使用固化劑膠體組分和固化液混合，在所述分布式監(jiān)測(cè)光纖表面涂抹一層，將所述分布式監(jiān)測(cè)光纖剛好填埋進(jìn)膠體中；固化劑完全凝固前將整體蓋在超導(dǎo)線(xiàn)圈的表面，等待固化劑完全凝固；最后將模具拆出；

信號(hào)處理裝置，所述信號(hào)處理裝置設(shè)置在所述應(yīng)變信號(hào)獲取系統(tǒng)的下游，所述超導(dǎo)線(xiàn)圈的帶材受電磁力影響產(chǎn)生拉伸應(yīng)變使得所述固化劑產(chǎn)生應(yīng)變，所述應(yīng)變信號(hào)獲取系統(tǒng)利用所述分布式監(jiān)測(cè)光纖測(cè)量所述固化劑產(chǎn)生的應(yīng)變以獲取應(yīng)變信號(hào)，所述信號(hào)處理裝置對(duì)所述應(yīng)變信號(hào)進(jìn)行處理得到所述超導(dǎo)線(xiàn)圈的應(yīng)變。

2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述超導(dǎo)線(xiàn)圈為具有上餅和下餅的雙餅繞制結(jié)構(gòu)，所述超導(dǎo)線(xiàn)圈的帶材繞制在內(nèi)骨架上，所述上餅與所述下餅之間設(shè)置絕緣片。

3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述分布式監(jiān)測(cè)光纖在所述超導(dǎo)線(xiàn)圈中分為兩段，分別設(shè)置在所述超導(dǎo)線(xiàn)圈的上下邊緣面，所述分布式監(jiān)測(cè)光纖的外側(cè)引出段沿邊緣面平行引出，所述分布式監(jiān)測(cè)光纖的內(nèi)側(cè)引出段從所述固化劑的上表面引出。

4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，在單個(gè)超導(dǎo)線(xiàn)圈中，所述分布式監(jiān)測(cè)光纖的所述外側(cè)引出段在線(xiàn)圈最外匝連接；在多個(gè)超導(dǎo)線(xiàn)圈形成的超導(dǎo)磁體中，所述分布式監(jiān)測(cè)光纖的所述外側(cè)引出段在線(xiàn)圈最外匝依次連接，相鄰超導(dǎo)線(xiàn)圈的所述分布式監(jiān)測(cè)光纖的所述內(nèi)側(cè)引出段在所述固化劑與所述內(nèi)骨架之間的空隙處連接從而形成一根貫穿所有超導(dǎo)線(xiàn)圈的應(yīng)變監(jiān)測(cè)光纖。

5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述分布式監(jiān)測(cè)光纖在所述超導(dǎo)線(xiàn)圈的上下邊緣面的布置形式為螺旋形、花瓣形或星形中的一種。

6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述分布式監(jiān)測(cè)光纖為瑞利散射光纖、拉曼散射光纖或布里淵散射光纖中的一種。

7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述分布式監(jiān)測(cè)光纖的外徑小于200μm。

8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述固化劑的室溫?zé)釋?dǎo)率在1.28W/(m·K)以上，且所述固化劑的熱膨脹系數(shù)為30-50ppm/℃。

9.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述應(yīng)變信號(hào)獲取系統(tǒng)還包括源光源、第一光纖耦合器、第二光纖耦合器和光電探測(cè)器，所述分布式監(jiān)測(cè)光纖的所述內(nèi)側(cè)引出段的兩端分別連接所述第一光纖耦合器和所述第二光纖耦合器，所述光電探測(cè)器設(shè)置在所述第二光纖耦合器的下游，所述光電探測(cè)器對(duì)所述第二光纖耦合器發(fā)出的信號(hào)光進(jìn)行頻譜分析。

10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述應(yīng)變信號(hào)獲取系統(tǒng)還包括應(yīng)變信號(hào)換算系統(tǒng)，所述應(yīng)變信號(hào)換算系統(tǒng)設(shè)置在所述光電探測(cè)器的下游，用于對(duì)應(yīng)變信號(hào)進(jìn)行修正。