一种变径定点结构应变传感光缆及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种变径定点结构应变传感光缆及其制作方法，包括保护层和传感纤芯；所述保护层位于所述传感纤芯的外层，且保护层形状为变径缆状，所述传感纤芯定点封装在所述保护层内实现变形测量。变径定点结构可以将传感光缆分段，有效解决了传感光缆测量应变平摊现象，提高了应变定位精度；表面封装的变径结构改变了应变传感光缆表面平滑顺直的结构，增大了传感光缆与被测结构体的接触面积和咬合度，解决了传感光缆易与被测结构体发生滑移造成测量应变失真的难题。该结构的应变传感光缆可采用分布式光纤传感技术进行解调，适用于岩土、地质工程监测领域变形监测，具有分布式测量、定位精度高、耦合性好、安装便利等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种变径定点结构应变传感光缆及其制作方法
本专利技术涉及岩土、地质工程监测
，更具体的说是涉及一种变径定点结构应变传感光缆及其制作方法。
技术介绍
我国目前正处于基础设施大规模建设时期，在水利、交通、工民建等各个领域为了保证各类建筑及设施的安全，需要对其地基、岩土体地质进行监测。分布式光纤传感技术因其分布式传感、测试量程大、易植入等特点在岩土、地质工程监测领域中具有越来越广泛的应用。分布式光纤传感器的解调技术主要有：基于自发布里渊光时域反射技术、基于受激布里渊光时域反射技术、基于布里渊光频域分析技术以及基于瑞利散射和菲涅尔反射的光时域反射技术等。基于这些传感技术的分布式光纤传感器需要将被测对象的应变、温度等状态变化尽可能真实、详尽的传递给传感纤芯。而当前使用的分布式光纤传感器大部分是由通信光缆进行改良而来，其不易与岩土体耦合且应变定位不精确，缺乏传感要求的针对性，严重影响分布式传感监测技术的应用与推广，急需专利技术新型的传感纤芯封装技术。因此，如何提供一种增大传感光缆与被测结构体的接触面积和咬合度，提升传感光缆与被测结构体之间的耦合性变径定点结构应变传感光缆及其制作方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种变径定点结构应变传感光缆及其制作方法，传感光缆结构采用变径缆状，光纤纤芯定点封装在变径结构的保护层内，实现被测结构体的精确变形测量。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种变径定点结构应变传感光缆，包括保护层和传感纤芯；所述保护层位于所述传感纤芯的外层，且保护层形状为变径缆状，所述传感纤芯定点封装在所述保护层内。保护层可具有不同的封装方式。本专利技术采用的变径定点结构具有如下有益效果：一、定点结构可以将传感光缆分段，有效解决了传感光缆测量应变平摊现象，提高了应变定位精度；二、表面封装的变径结构改变了应变传感光缆表面平滑顺直的结构，增大了传感光缆与被测结构体的接触面积和咬合度，解决了传感光缆易与被测结构体发生滑移造成测量应变失真的难题。优选的，所述保护层包括相互连接的线型光缆段和变径段，所述变径段与所述线型光缆段间隔设置，每相邻两段变径段之间间隔固定距离。优选的，变径段的外径为线型光缆段直径的10～20倍；所述变径段的厚度为线型光缆段直径的2～3倍，所述厚度方向同所述传感纤芯的长度方向。变径段的外径可具有不同的规格。优选的，相邻两段变径段之间间隔不小于所述变径段外径的5倍。优选的，所述变径段材料为满足强度需求的轻质材料，包括亚克力、树脂和玻璃纤维合成材料或合金。优选的，所述传感纤芯通过定点结构定点封装在所述保护层内，所述定点结构包覆所述传感纤芯，且位于所述线型光缆段上，与所述线型光缆段相拼接；包括，带有镂空孔的金属套管，所述金属套管套装在所述传感纤芯外侧；所述金属套管将所述线型光缆段截断，且两端截面与其相邻的所述线型光缆段截面相衔接；所述金属套管与传感纤芯之间注有胶水层，所述胶水层将所述传感纤芯、衔接处的保护层和金属套管胶结为一体。金属套管上镂空孔的主要作用是排出金属套管中的空气，让胶水完全填充整个定点结构。优选的，所述金属套管为铝合金热缩管。铝合金相对于岩土体具有高强度、轻质量的材料特性，同时成本低廉，易于生产推广。优选的，所述金属套管的内径同线型光缆段直径，长为5～10cm。优选的，线型光缆段直径可具有不同规格，定点结构之间的间距可根据要求的测量定位精度定制。优选的，定点位置和变径点可以不在同一位置。优选的，传感纤芯通过相应的解调仪进行数据采集。本专利技术的传感特征：分布式传感特征：传感器解调采用分布式光纤传感技术，即传感光缆上各点均为传感点；多种传感模式：变径保护层封装内的光纤可采用紧套光纤、松套光纤、单模光纤、多模光纤等以满足不同的解调技术和传感目的；固定点传感：固定点之间的传感纤芯应变不受光缆周边环境的影响，只决定于两固定点之间的相对位移。本专利技术还提供了一种变径定点结构应变传感光缆的制作方法，包括变径段制作步骤和定点结构制作步骤：变径段制作步骤包括：S11、根据变径段厚度剥去变径点处的保护层；S12、再去除保护层的变径点胶装变径段，与保护层剥离后剩下的线型光缆段粘接；定点结构制作步骤包括：S21、根据定点结构长度剥去固定点处的保护层使纤芯裸露；S22、在光纤纤芯裸露段套上带有镂空孔的金属套管；S23、注入胶水将内部传感纤芯、衔接处的保护层和金属套管胶结为一体；S34、金属套管与保护层衔接处用热缩管对金属套管进行热缩固定。经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：光纤纤芯封装保护能有效提高光纤的抗弯折性能，提高传感光缆植入岩土地质体的成活率；变径段有效增大了与被测结构体的接触面积和咬合度，提升了传感光缆与被测结构体之间的耦合性；定点结构固定点之间的感测光缆应变不受光缆周边环境的影响，只决定于两固定点之间的相对位移。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1附图为本专利技术提供的变径定点结构应变传感光缆结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例公开了一种变径定点结构应变传感光缆，并给出了变径定点结构应变传感光缆的制作方法。用于被测对象内部的变形测量，能够解决现有分布式光纤传感器存在的传感器测试定位不精确及其与岩土体，尤其是高含水率的土体易发生滑移，从而造成应变测量结果失真等不足。变径定点结构应变传感光缆包括保护层4和传感纤芯5；保护层4位于传感纤芯5的外层，且保护层4形状为变径缆状，传感纤芯5定点封装在保护层4内。传感纤芯5与保护层4之间还涂覆有光纤涂覆层7，能够促进纤芯中光传播时的折射，使光在传播不至于完全散射。保护层4包括相互连接的线型光缆段和变径段6，变径段6与线型光缆段间隔设置，每相邻两段变径段6之间间隔固定距离。变径段6的外径以线型光缆段直径的10～20倍为宜，变径段间距9可根据实际测量需求定制，一般相邻两段变径段6之间间隔不小于变径段6外径的5倍，变径段6的厚度以为线型光缆段直径2～3倍为宜。变径结构的制作过程如下：首先根据变径段6厚度剥去变径点处的保护层4；其次，再去除保护层4的变径点胶装变径段6，与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变径定点结构应变传感光缆，其特征在于，包括保护层和传感纤芯；所述保护层位于所述传感纤芯的外层，且保护层形状为变径缆状，所述传感纤芯定点封装在所述保护层内。/n

【技术特征摘要】
1.一种变径定点结构应变传感光缆，其特征在于，包括保护层和传感纤芯；所述保护层位于所述传感纤芯的外层，且保护层形状为变径缆状，所述传感纤芯定点封装在所述保护层内。


2.根据权利要求1所述的变径定点结构应变传感光缆，其特征在于，所述保护层包括相互连接的线型光缆段和变径段，所述变径段与所述线型光缆段间隔设置，每相邻两段变径段之间间隔固定距离。


3.根据权利要求2所述的变径定点结构应变传感光缆，其特征在于，变径段的外径为线型光缆段直径的10～20倍；所述变径段的厚度为线型光缆段直径的2～3倍，所述厚度方向同所述传感纤芯的长度方向。


4.根据权利要求2所述的变径定点结构应变传感光缆，其特征在于，相邻两段变径段之间间隔不小于所述变径段外径的5倍。


5.根据权利要求1所述的变径定点结构应变传感光缆，其特征在于，所述变径段材料为满足强度需求的轻质材料，包括亚克力、树脂和玻璃纤维合成材料或合金。


6.根据权利要求1所述的变径定点结构应变传感光缆，其特征在于，所述传感纤芯通过定点结构定点封装在所述保护层内，所述定点结构包覆所述传感纤芯，且...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋占璞，沈梦芬，贾立翔，
申请(专利权)人：南京大学苏州高新技术研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32