应变传感光纤及布里渊光传感连续多点位移计制造技术

本实用新型专利技术涉及一种应变传感光纤及布里渊光传感连续多点位移计。本实用新型专利技术的目的是提供一种应变传感光纤及布里渊光传感连续多点位移计，以简化整体结构、降低施工难度和成本，准确判断实际变形发生位置。本实用新型专利技术的技术方案是：应变传感光纤，包括一组纤芯和布置于该组纤芯外的护套，其特征在于：相邻两纤芯之间各设有一根凯夫拉纤维，同时在护套外均匀设有一组环肋，各环肋均与护套同轴布置。本实用新型专利技术适用于水利水电及地质工程安全监测领域。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

Strain sensing optical fiber and Brillouin optical sensing continuous multi-point displacement meter

The utility model relates to a strain sensing optical fiber and a Brillouin optical sensing continuous multi-point displacement meter. The purpose of the utility model is to provide a strain sensing optical fiber and a Brillouin optical sensing continuous multi-point displacement meter, so as to simplify the overall structure, reduce the difficulty and cost of the construction, and accurately judge the position of the actual deformation. The technical scheme of the utility model is: the strain sensing optical fiber, includes a set of core and arranged in the group core sheath, characterized in that: a Genkaifula fiber respectively arranged between two adjacent cores, and uniform in the sheath is provided with a set of rings, each ring ribs and sheath with shaft arrangement. The utility model is suitable for the field of water conservancy and Hydropower Engineering and geological engineering safety monitoring.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种应变传感光纤及布里渊光传感连续多点位移计，主要适用于水利水电及地质工程安全监测领域。
技术介绍
在边坡、地下洞室开挖和大型基础工程施工过程中，对岩土体深部位移的监测，一般采用基岩位移计、多点位移计等传感器，传感单元安装于孔口位置，连接不同长度的传递杆，测量不同深度锚固端相对孔口的位移量，并通过假定的深部不动点，换算各测点及孔口的变形。采用的传感器按传感方式分，常见的有差动电阻式、钢弦式、光栅式等。目前的测试仪器和方法，在使用中存在四个方面的问题:一是受传感器数量的限制，通常最多只能测量4飞个点位置的位移，不足以判断实际变形发生的准确位置；二是需要数米甚至数十米长的传递杆来将深部的轴向变形量传至孔口，传递杆自身的热胀冷缩、扭曲、压杆稳定等问题，都可能导致测值失真；三是相对位移到绝对位移的换算中，需以最深部点的测值为基准，一旦该测点失效，则其它测点均无法进行计算；四是安装的测点较多时，传感杆也越多，则要求的钻孔孔径也越大，施工难度、成本均增大。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是:针对上述存在的问题提供一种应变传感光纤及布里渊光传感连续多点位移计，以简化整体结构、降低施工难度和成本，准确判断实际变形发生位置。本技术所采用的技术方案是:应变传感光纤，包括一组纤芯和布置于该组纤芯外的护套，其特征在于:相邻两纤芯之间各设有一根凯夫拉纤维，同时在护套外均匀设有一组环肋，各环肋均与护套同轴布置。所述护套的横截面为四个半径相同的半圆依次首尾相接形成的花瓣状。所述纤芯为G.625B型单模光纤，共四根，分别位于四个半圆的圆心处。所述四个半圆的半径均为Imm,环肋的宽度和高度均为0.5mm。布里渊光传感式连续多点位移计，其特征在于:它包括PVC管架、布置于该管架上的应变传感光纤和温度传感光纤、分别位于该管架两端的回路盒和连接盒，所述应变传感光纤一端通过位于回路盒内的光纤熔接盘线与温度传感光纤一端连接，另一端通过位于连接盒内的光纤熔接盘线与温度传感光纤另一端连接，形成一闭合回路，位于连接盒内的光纤熔接盘线连接有一根伸至外部的传输光缆。所述PVC管架包括中空管，以及每隔Im同轴布置于该中空管外的外套环，所述中空管和外套环之间设置支撑板。所述中空管外径为20mm ;外套环外径为50mm、宽0.2m。所述连接盒外设有钢制保护罩。所述温度传感光纤采用普通的铠装松套通信光缆，纤芯数量为2 4芯。所述传输光缆采用8 16芯通信光缆。本技术的有益效果是:应变传感光纤采用四圆弧的断面结构，并配有凯夫拉纤维，增强了光纤防扭、抗折的能力，确保敷设施工和灌浆过程中不易受损坏。应变传感光纤纤芯紧包，外层设置了环肋，能增强光纤和外部砂浆柱体的接合面积，提高摩阻力，促进光纤与被测体同步变形。采用这种应变传感光纤和专门设计的PVC管架制作的布里渊光传感式连续多点位移计，是一种全分布式的原位变形测量装置，相比传统的多点位移计在测点数量、准确性、可靠性方面都有较大的优势，中空管可做灌浆管或排气管，将传感器的安装和灌浆装置合为一体，施工也较简便。采用基于布里渊分布式光纤传感的连续多点位移计，对测孔中光纤沿线各位置的轴向应变量进行监测，测点间距最小至flOcm，通过积分计算，可以得到各区段的相对变形量，并以深部不动点为基础计算绝对位移量，较之现有技术，不仅能够准确的判断出实际变形发生的位置，而且施工难度更小、成本更低；此外，本技术结构简单，技术先进、新颖，钻孔孔径小，安装简便，测值信息量大、可信度高，性能优于现有的传感器。附图说明图1是本技术应变传感光纤的结构图。图2是图1的A-A向剖面图。图3是图1的B-B向剖面图。图4是本技术布里渊光传感连续多点位移计的结构图。图5是图4的A-A向剖面图。图6是图4的B-B向剖面图。图7是图4的C-C向剖面图。图8是图4的D-D向剖面图。图9是图4的E-E向剖面图。具体实施方式如图1-图3所不，本实施例应变传感光纤包括四根纤芯I (G.625B型单模光纤)、四根凯夫拉纤维3(美国杜邦公司于上世纪60年代中期研制出的一种合成纤维，全称为“聚对苯二甲酰对苯二胺纤维”)、布置于纤芯I和凯夫拉纤维3外的护套2，以及一组同轴布置于护套2表面、用于增大摩阻力的环肋4 ;本例中，护套2的横截面为四个半径均为Imm的半圆依次首尾相接形成的花瓣状，相邻两半圆的圆心间距约为1.4_ ;四根纤芯I分别位于四个半圆的圆心处，四根凯夫拉纤维3分别位于相邻两纤芯I之间的空隙处，用于增大光纤的抗拉强度；相邻两环肋4之间的间距相等，均为9.5mm，环肋4的宽度和高度均为0.5mm,即应变传感光纤带肋和不带肋部位的断面边长分别为4.4mm和3.4_。如图4-图9所示，本实施例布里渊光传感式连续多点位移计包括PVC管架11、布置于该管架上的应变传感光纤12和温度传感光纤13、分别位于该管架两端的回路盒14和连接盒15，以及一根传输光缆19 ;所述应变传感光纤12结构如前述；温度传感光纤13采用普通的铠装松套通信光缆，纤芯数量为2 4芯；回路盒14外径38_、高0.3m，用于收纳光纤熔接盘线18 ;连接盒15外径250mm、高0.2cm，用于保护传感光纤和传输光缆19的连接部位，同时收纳光纤熔接盘线18 ;传输光缆19采用8 16芯通信光缆。所述应变传感光纤12一端通过位于回路盒14内的光纤熔接盘线18与温度传感光纤13 —端连接，另一端通过位于连接盒15内的光纤熔接盘线18与温度传感光纤13另一端连接，形成一闭合回路；位于连接盒15内的光纤熔接盘线18与传输光缆19连接，以便将检测到的信息传输至外部进行分析计算。实际应用中，设有回路盒14的一端位于孔底，设有连接盒15的一端位于孔口处。所述PVC管架11包括中空管11-1，以及每隔Im同轴布置于该中空管外的外套环11-2，所述中空管11-1和外套环11-2之间设置支撑板11-3。所述中空管11_1外径20mm，由孔口延伸至距离孔底约0.8m处，分段进行安装；外套环11-2外径50mm、宽0.2m。所述连接盒15外设有钢制保护罩16，保护并引出传输光缆19。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应变传感光纤，包括一组纤芯（1）和布置于该组纤芯外的护套（2），其特征在于：相邻两纤芯（1）之间各设有一根凯夫拉纤维（3），同时在护套（2）外均匀设有一组环肋（4），各环肋（4）均与护套（2）同轴布置。

【技术特征摘要】
1.一种应变传感光纤，包括一组纤芯(I)和布置于该组纤芯外的护套(2),其特征在于:相邻两纤芯(I)之间各设有一根凯夫拉纤维(3)，同时在护套(2)外均匀设有一组环肋(4)，各环肋(4)均与护套(2)同轴布置。2.根据权利要求1所述的应变传感光纤，其特征在于:所述护套(2)的横截面为四个半径相同的半圆依次首尾相接形成的花瓣状。3.根据权利要求2所述的应变传感光纤，其特征在于:所述纤芯(I)为G.625B型单模光纤，共四根，分别位于四个半圆的圆心处。4.根据权利要求2或3所述的应变传感光纤，其特征在于:所述四个半圆的半径均为1mm，环肋(4)的宽度和高度均为0.5mm。5.一种采用权利要求1所述应变传感光纤制作的布里渊光传感连续多点位移计，其特征在于:它包括PVC管架(11)、布置于该管架上的应变传感光纤(12)和温度传感光纤(13)、分别位于该管架两端的回路盒(14)和连接盒(15)，所述应变传感光纤(12) —端通过位于回路盒(14)内的光纤熔接盘线(18)与温度传感光纤(13) 一端连接，另一端通过位于连接盒...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔何亮，王玉洁，朱锦杰，
申请(专利权)人：中国水电顾问集团华东勘测设计研究院，
类型：实用新型
国别省市：