一种应变温度完全同步测量的柔性光纤光栅传感器制造技术

本申请公开了一种应变温度完全同步测量的柔性光纤光栅传感器。该光纤光栅传感器包括光纤、应变传感器、温度传感器以及毫米级纤维增强的柔性材料套管。应变传感器与温度传感器串联式交替间隔布置于光纤上；光纤封装于毫米级直径的纤维增强柔性套管中。因为这种特殊的一体化式传感器布置形式以及毫米级纤维增强柔性套管与光纤光栅紧密贴合，所以本申请实例中的光纤光栅传感器，能够在温度变化较快的环境中，不仅能实现应变、温度完全同步测量，提高温度补偿精度，并能测量更大量程应变量，适用滑坡、崩塌等不良地质体的变形测量。同时，由于纤维增强材料抗腐蚀、耐受极端温度，所以本申请实例中的光纤光栅传感器能够适应恶劣的野外环境。

【技术实现步骤摘要】
一种应变温度完全同步测量的柔性光纤光栅传感器
本申请属于地质监测领域，尤其涉及一种应变温度完全同步测量的柔性光纤光栅传感器，以及数据处理的方法。
技术介绍
光纤光栅是一种通过一定方法使光纤纤芯的折射率发生轴向周期性调制而形成的衍射光栅，是一种无源滤波器件。由于光纤光栅具有本质安全、抗电磁干扰、使用寿命长、易于组网等优点，基于光纤光栅的应变传感器逐渐广泛应用于桥梁、建筑物等刚性结构的变形测量，也逐渐应用于滑坡、崩塌等不良地质体和松散地质体的变形监测。由于光纤光栅传感器受温度影响较大，须进行温度补偿才可得到精确的应变数据。但是，现有技术都通过外置温度传感器测试数据进行温度补偿，不仅温度测量与应变测量不同步，而且两类传感器分设于不同位置，在温度变化较快的环境中，难以实现快速温度补偿，且不能保证应变监测数据的精确性，安装、使用也很不便捷。由于光纤材料性脆易折，光纤光栅传感器须封装保护后，方能使用。通常将光纤光栅传感器置于固定的刚性槽中或固定于刚性结构物上，因此，当测量对象结构松散或刚性较差时，低应变时光栅光纤测量与测对象变形不同步，并且测量量程小，不能测量大变形。当测量对象为大变形特征显著的滑坡、崩塌等不良地质体，或刚性差、结构松散构时，传统的光纤光栅测量技术应用受限。
技术实现思路
本申请实施例提供一种应变温度完全同步测量的柔性光纤光栅传感器，柔性杆件不仅在低应变时可以实现与受测对象同步变形，而且能适应测量对象大变形；应变传感器和温度传感器交替串接的一体化组合形式，可以保证在温度变化频率较快的监测环境中，较快速实现温度补偿，保证监测应变数据的准确性，提高测量的精度。第一方面，本申请实施例提供，一种应变温度完全同步测量的柔性光纤光栅传感器，以下简称光纤光栅传感器，包括：光纤、应变传感器、温度传感器以及毫米级纤维增强的柔性高分子复合材料微型套管；所述应变传感器与所述温度传感器交替间隔布置于所述光纤；所述光纤封装于所述毫米级纤维增强的柔性高分子复合材料微型套管中。可选地，所述应变传感器与所述温度传感器串行连接交替间隔布置于所述光纤。可选地，两个所述温度传感器之间设置至少一个所述应变传感器。可选地，所述应变传感器、所述温度传感器分别与所述光纤熔接。可选地，所述光纤与所述纤维增强柔性高分子复合材料套管通过环氧树脂胶紧密贴合。可选地，所述光纤光栅传感器还包括底端固定软木塞；所述软木塞套设于所述套管的底端，以将所述光纤光栅传感器固定于测量结构体的底端。可选地，所述软木塞与所述套管为间隙配合。可选地，所述软木塞的底面与所述套管的末端之间具有可调整的预设距离。第二方面，本申请实施例提供了一种数据处理的方法，所述方法应用于如第一方面以及第一方面可选的所述的光纤光栅传感器，所述方法包括：所述光纤光栅传感器的应变传感器采集应变数据；所述光纤光栅传感器的温度传感器采集温度数据；将采集的所述应变数据和所述温度数据发送至监测设备，以用于地质监测。本申请实例的一种应变温度完全同步测量的柔性光纤光栅传感器，能够将应变传感器和用于温度补偿的温度传感器交替串接在同一根毫米级纤维增强的柔性套管中，实现两类传感器的一体化整合，可以在温度变化较快的环境中监测不良地质体变形，尤其结构松散地质体的变形；同时，该光纤光栅传感器还具有尺寸小、精度高、灵敏度高、抗腐蚀、适应恶劣环境和复用性好的优点，可以用于野外恶劣环境中滑坡、崩塌等不良地质体和松散地质体的变形监测，也可用于不同室内环境中松散结构体模型(如滑坡、崩塌模型)的变形测量。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本申请一个实施例提供的光纤光栅传感器的结构示意图；图2是本申请另一个实施例提供的光纤光栅传感器的结构示意图；图3是本申请一个实施例提供的光纤光栅传感器的应用场景的示意图；图4是本申请一个实施例提供的光纤光栅传感器的安装场景的示意图；图5是本申请一个实施例提供的数据处理的方法的流程示意图。具体实施方式下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本申请进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本申请，并不被配置为限定本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请更好的理解。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。光纤光栅传感器(FiberBraggGrating，FBG)即光纤布拉格光栅传感器，由激光器发出光信号，当光栅发生拉伸、压缩或是温度变化时，将引起光栅周期Λ的变化，FBG周期的折射率扰动仅会对波长范围很窄的一段光谱产生影响，即只有满足布拉格(Bragg)条件λB＝2neffΛ。光波才能被光栅所反射，其余的透射光谱则不受影响，FBG起到反射镜或滤波器的作用。光纤光栅传感器可以应用于库水位波动条件下滑坡模型深部位移监测中。当斜坡滑动时，光纤光栅传感器随斜坡滑动发生形变，形变引起光纤光栅传感器内部应力变化，使得该位置的光纤光栅传感器光反射波长发生变化，该变化的波长由解调仪采集并转换成电信号，由工控机算法转换成相应信息，工控机并将该信息传输至软件并由显示器展示出来。因此，基于光纤光栅的应变传感器逐渐应用于地质体的变形监测领域。由于光纤光栅传感器材料本身受温度影响较大，光纤光栅传感器必须进行温度补偿方可得到精确的应变数据。在一个温度变化较快环境中，快速实现温度补偿是最大难题。现有技术中，采用外置温度传感器量测周边环境温度，通过后续计算进行温度补偿。这种方式一是两类传感器安装不便捷，且现场测线繁多；二是非同步量测，影响应变精度。所以，通过外置温度传感器的简单温度补偿传统方式，在环境中温度变化较快时，不能快速获得变形信息。为了解决现有技术问题，本申请实例提供的一种应变温度完全同步测量的柔性光纤光栅传感器，将应变传感器和用于温度补偿的温度传感器交替串接在同一根毫米级纤维增强的柔性套管中，不仅实现两类传感器的一体化，而且可以在温度变化率较快的环本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应变温度完全同步测量的柔性光纤光栅传感器，其特征在于，包括：/n光纤、应变传感器、温度传感器以及毫米级纤维增强的柔性高分子复合材料微型套管；/n所述应变传感器与所述温度传感器交替间隔布置于所述光纤；/n所述光纤封装于所述毫米级纤维增强的柔性高分子复合材料微型套管中。/n

【技术特征摘要】
1.一种应变温度完全同步测量的柔性光纤光栅传感器，其特征在于，包括：
光纤、应变传感器、温度传感器以及毫米级纤维增强的柔性高分子复合材料微型套管；
所述应变传感器与所述温度传感器交替间隔布置于所述光纤；
所述光纤封装于所述毫米级纤维增强的柔性高分子复合材料微型套管中。


2.根据权利要求1所述的光纤光栅传感器，其特征在于，所述应变传感器与所述温度传感器串行连接交替间隔布置于所述光纤。


3.根据权利要求1所述的光纤光栅传感器，其特征在于，两个所述温度传感器之间设置至少一个所述应变传感器。


4.根据权利要求1所述的光纤光栅传感器，其特征在于，所述应变传感器、所述温度传感器分别与所述光纤熔接。


5.根据权利要求1所述的光纤光栅传感器，其特征在于，所述光纤与所述纤维增强的柔性高分子...

【专利技术属性】
技术研发人员：文宝萍，王惠生，黄金国，朱玉晶，丁玲，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11