專利名稱：應(yīng)變傳感光纖及布里淵光傳感連續(xù)多點(diǎn)位移計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)變傳感光纖及布里淵光傳感連續(xù)多點(diǎn)位移計(jì)，主要適用于水利水電及地質(zhì)工程安全監(jiān)測領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在邊坡、地下洞室開挖和大型基礎(chǔ)工程施工過程中，對巖土體深部位移的監(jiān)測，一般采用基巖位移計(jì)、多點(diǎn)位移計(jì)等傳感器，傳感單元安裝于孔口位置，連接不同長度的傳遞桿，測量不同深度錨固端相對孔口的位移量，并通過假定的深部不動點(diǎn)，換算各測點(diǎn)及孔口的變形。采用的傳感器按傳感方式分，常見的有差動電阻式、鋼弦式、光柵式等。目前的測試儀器和方法，在使用中存在四個(gè)方面的問題:一是受傳感器數(shù)量的限制，通常最多只能測量4飛個(gè)點(diǎn)位置的位移，不足以判斷實(shí)際變形發(fā)生的準(zhǔn)確位置；二是需要數(shù)米甚至數(shù)十米長的傳遞桿來將深部的軸向變形量傳至孔口，傳遞桿自身的熱脹冷縮、扭曲、壓桿穩(wěn)定等問題，都可能導(dǎo)致測值失真；三是相對位移到絕對位移的換算中，需以最深部點(diǎn)的測值為基準(zhǔn)，一旦該測點(diǎn)失效，則其它測點(diǎn)均無法進(jìn)行計(jì)算；四是安裝的測點(diǎn)較多時(shí)，傳感桿也越多，則要求的鉆孔孔徑也越大，施工難度、成本均增大。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是:針對上述存在的問題提供一種應(yīng)變傳感光纖及布里淵光傳感連續(xù)多點(diǎn)位移計(jì)，以簡化整體結(jié)構(gòu)、降低施工難度和成本，準(zhǔn)確判斷實(shí)際變形發(fā)生位置。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:應(yīng)變傳感光纖，包括一組纖芯和布置于該組纖芯外的護(hù)套，其特征在于:相鄰兩纖芯之間各設(shè)有一根凱夫拉纖維，同時(shí)在護(hù)套外均勻設(shè)有一組環(huán)肋，各環(huán)肋均與護(hù)套同軸布置。所述護(hù)套的橫截面為四個(gè)半徑相同的半圓依次首尾相接形成的花瓣?duì)?。所述纖芯為G.625B型單模光纖，共四根，分別位于四個(gè)半圓的圓心處。所述四個(gè)半圓的半徑均為Imm,環(huán)肋的寬度和高度均為0.5mm。布里淵光傳感式連續(xù)多點(diǎn)位移計(jì)，其特征在于:它包括PVC管架、布置于該管架上的應(yīng)變傳感光纖和溫度傳感光纖、分別位于該管架兩端的回路盒和連接盒，所述應(yīng)變傳感光纖一端通過位于回路盒內(nèi)的光纖熔接盤線與溫度傳感光纖一端連接，另一端通過位于連接盒內(nèi)的光纖熔接盤線與溫度傳感光纖另一端連接，形成一閉合回路，位于連接盒內(nèi)的光纖熔接盤線連接有一根伸至外部的傳輸光纜。所述PVC管架包括中空管，以及每隔Im同軸布置于該中空管外的外套環(huán)，所述中空管和外套環(huán)之間設(shè)置支撐板。所述中空管外徑為20mm ;外套環(huán)外徑為50mm、寬0.2m。所述連接盒外設(shè)有鋼制保護(hù)罩。所述溫度傳感光纖采用普通的鎧裝松套通信光纜，纖芯數(shù)量為2 4芯。[0013]所述傳輸光纜采用8 16芯通信光纜。本實(shí)用新型的有益效果是:應(yīng)變傳感光纖采用四圓弧的斷面結(jié)構(gòu)，并配有凱夫拉纖維，增強(qiáng)了光纖防扭、抗折的能力，確保敷設(shè)施工和灌漿過程中不易受損壞。應(yīng)變傳感光纖纖芯緊包，外層設(shè)置了環(huán)肋，能增強(qiáng)光纖和外部砂漿柱體的接合面積，提高摩阻力，促進(jìn)光纖與被測體同步變形。采用這種應(yīng)變傳感光纖和專門設(shè)計(jì)的PVC管架制作的布里淵光傳感式連續(xù)多點(diǎn)位移計(jì)，是一種全分布式的原位變形測量裝置，相比傳統(tǒng)的多點(diǎn)位移計(jì)在測點(diǎn)數(shù)量、準(zhǔn)確性、可靠性方面都有較大的優(yōu)勢，中空管可做灌漿管或排氣管，將傳感器的安裝和灌漿裝置合為一體，施工也較簡便。采用基于布里淵分布式光纖傳感的連續(xù)多點(diǎn)位移計(jì)，對測孔中光纖沿線各位置的軸向應(yīng)變量進(jìn)行監(jiān)測，測點(diǎn)間距最小至flOcm，通過積分計(jì)算，可以得到各區(qū)段的相對變形量，并以深部不動點(diǎn)為基礎(chǔ)計(jì)算絕對位移量，較之現(xiàn)有技術(shù)，不僅能夠準(zhǔn)確的判斷出實(shí)際變形發(fā)生的位置，而且施工難度更小、成本更低；此外，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，技術(shù)先進(jìn)、新穎，鉆孔孔徑小，安裝簡便，測值信息量大、可信度高，性能優(yōu)于現(xiàn)有的傳感器。

圖1是本實(shí)用新型應(yīng)變傳感光纖的結(jié)構(gòu)圖。圖2是圖1的A-A向剖面圖。圖3是圖1的B-B向剖面圖。圖4是本實(shí)用新型布里淵光傳感連續(xù)多點(diǎn)位移計(jì)的結(jié)構(gòu)圖。圖5是圖4的A-A向剖面圖。圖6是圖4的B-B向剖面圖。圖7是圖4的C-C向剖面圖。圖8是圖4的D-D向剖面圖。圖9是圖4的E-E向剖面圖。
具體實(shí)施方式
如圖1-圖3所不，本實(shí)施例應(yīng)變傳感光纖包括四根纖芯I (G.625B型單模光纖)、四根凱夫拉纖維3(美國杜邦公司于上世紀(jì)60年代中期研制出的一種合成纖維，全稱為“聚對苯二甲酰對苯二胺纖維”)、布置于纖芯I和凱夫拉纖維3外的護(hù)套2，以及一組同軸布置于護(hù)套2表面、用于增大摩阻力的環(huán)肋4 ;本例中，護(hù)套2的橫截面為四個(gè)半徑均為Imm的半圓依次首尾相接形成的花瓣?duì)?，相鄰兩半圓的圓心間距約為1.4_ ;四根纖芯I分別位于四個(gè)半圓的圓心處，四根凱夫拉纖維3分別位于相鄰兩纖芯I之間的空隙處，用于增大光纖的抗拉強(qiáng)度；相鄰兩環(huán)肋4之間的間距相等，均為9.5mm，環(huán)肋4的寬度和高度均為0.5mm,即應(yīng)變傳感光纖帶肋和不帶肋部位的斷面邊長分別為4.4mm和3.4_。如圖4-圖9所示，本實(shí)施例布里淵光傳感式連續(xù)多點(diǎn)位移計(jì)包括PVC管架11、布置于該管架上的應(yīng)變傳感光纖12和溫度傳感光纖13、分別位于該管架兩端的回路盒14和連接盒15，以及一根傳輸光纜19 ;所述應(yīng)變傳感光纖12結(jié)構(gòu)如前述；溫度傳感光纖13采用普通的鎧裝松套通信光纜，纖芯數(shù)量為2 4芯；回路盒14外徑38_、高0.3m，用于收納光纖熔接盤線18 ;連接盒15外徑250mm、高0.2cm，用于保護(hù)傳感光纖和傳輸光纜19的連接部位，同時(shí)收納光纖熔接盤線18 ;傳輸光纜19采用8 16芯通信光纜。所述應(yīng)變傳感光纖12一端通過位于回路盒14內(nèi)的光纖熔接盤線18與溫度傳感光纖13 —端連接，另一端通過位于連接盒15內(nèi)的光纖熔接盤線18與溫度傳感光纖13另一端連接，形成一閉合回路；位于連接盒15內(nèi)的光纖熔接盤線18與傳輸光纜19連接，以便將檢測到的信息傳輸至外部進(jìn)行分析計(jì)算。實(shí)際應(yīng)用中，設(shè)有回路盒14的一端位于孔底，設(shè)有連接盒15的一端位于孔口處。所述PVC管架11包括中空管11-1，以及每隔Im同軸布置于該中空管外的外套環(huán)11-2，所述中空管11-1和外套環(huán)11-2之間設(shè)置支撐板11-3。所述中空管11_1外徑20mm，由孔口延伸至距離孔底約0.8m處，分段進(jìn)行安裝；外套環(huán)11-2外徑50mm、寬0.2m。所述連接盒15外設(shè)有鋼制保護(hù)罩16，保護(hù)并引出傳輸光纜19。
權(quán)利要求1.一種應(yīng)變傳感光纖，包括一組纖芯(I)和布置于該組纖芯外的護(hù)套(2),其特征在于:相鄰兩纖芯(I)之間各設(shè)有一根凱夫拉纖維(3)，同時(shí)在護(hù)套(2)外均勻設(shè)有一組環(huán)肋(4)，各環(huán)肋(4)均與護(hù)套(2)同軸布置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)變傳感光纖，其特征在于:所述護(hù)套(2)的橫截面為四個(gè)半徑相同的半圓依次首尾相接形成的花瓣?duì)睢?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)變傳感光纖，其特征在于:所述纖芯(I)為G.625B型單模光纖，共四根，分別位于四個(gè)半圓的圓心處。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的應(yīng)變傳感光纖，其特征在于:所述四個(gè)半圓的半徑均為1mm，環(huán)肋(4)的寬度和高度均為0.5mm。
5.一種采用權(quán)利要求1所述應(yīng)變傳感光纖制作的布里淵光傳感連續(xù)多點(diǎn)位移計(jì)，其特征在于:它包括PVC管架(11)、布置于該管架上的應(yīng)變傳感光纖(12)和溫度傳感光纖(13)、分別位于該管架兩端的回路盒(14)和連接盒(15)，所述應(yīng)變傳感光纖(12) —端通過位于回路盒(14)內(nèi)的光纖熔接盤線(18)與溫度傳感光纖(13) 一端連接，另一端通過位于連接盒(15)內(nèi)的光纖熔接盤線(18)與溫度傳感光纖(13)另一端連接，形成一閉合回路，位于連接盒(15)內(nèi)的光纖熔接盤線(18)連接有一根伸至外部的傳輸光纜(19)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的布里淵光傳感連續(xù)多點(diǎn)位移計(jì)，其特征在于:所述PVC管架(11)包括中空管(11-1)，以及每隔Im同軸布置于該中空管外的外套環(huán)(11-2)，所述中空管(11-1)和外套環(huán)(11-2)之間設(shè)置支撐板(11-3)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的布里淵光傳感連續(xù)多點(diǎn)位移計(jì)，其特征在于:所述中空管(11-1)外徑為20mm ; 外套環(huán)(11-2)外徑為50mm、寬0.2m。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6或7所述的布里淵光傳感連續(xù)多點(diǎn)位移計(jì)，其特征在于:所述連接盒(15)外設(shè)有鋼制保護(hù)罩(16)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或6或7所述的布里淵光傳感連續(xù)多點(diǎn)位移計(jì)，其特征在于:所述溫度傳感光纖(13)采用普通的鎧裝松套通信光纜，纖芯數(shù)量為2 4芯。
10.根據(jù)權(quán)利要求5或6或7所述的布里淵光傳感連續(xù)多點(diǎn)位移計(jì)，其特征在于:所述傳輸光纜(19)采用8 16芯通信光纜。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)變傳感光纖及布里淵光傳感連續(xù)多點(diǎn)位移計(jì)。本實(shí)用新型的目的是提供一種應(yīng)變傳感光纖及布里淵光傳感連續(xù)多點(diǎn)位移計(jì)，以簡化整體結(jié)構(gòu)、降低施工難度和成本，準(zhǔn)確判斷實(shí)際變形發(fā)生位置。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是應(yīng)變傳感光纖，包括一組纖芯和布置于該組纖芯外的護(hù)套，其特征在于相鄰兩纖芯之間各設(shè)有一根凱夫拉纖維，同時(shí)在護(hù)套外均勻設(shè)有一組環(huán)肋，各環(huán)肋均與護(hù)套同軸布置。本實(shí)用新型適用于水利水電及地質(zhì)工程安全監(jiān)測領(lǐng)域。
文檔編號G02B6/44GK203084254SQ20122071365
公開日2013年7月24日 申請日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者崔何亮, 王玉潔, 朱錦杰 申請人:中國水電顧問集團(tuán)華東勘測設(shè)計(jì)研究院