專利名稱：復(fù)合光纖檢測模塊與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及采用光纖裝置實(shí)現(xiàn)變形及運(yùn)動方向同步測量的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉 及一種復(fù)合光纖檢測模塊以及復(fù)合光纖檢測裝置。
背景技術(shù)：
我國是世界上地質(zhì)災(zāi)害最為嚴(yán)重的國家之一，每年由滑坡等邊坡失穩(wěn)災(zāi)害造成的 損失數(shù)以億計，嚴(yán)重影響了人民群眾的生命財產(chǎn)安全，因此，建立有效的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)、及時預(yù) 測與防護(hù)成為抵御災(zāi)害，成為減輕損失的重要途徑。光纖傳感技術(shù)是通過對光纖內(nèi)傳輸光某些參數(shù)(如強(qiáng)度、相位、頻率、偏振態(tài)等) 變化的測量，實(shí)現(xiàn)對環(huán)境參數(shù)的測量，分布式光纖傳感技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工程測量領(lǐng)域， 光纖傳感器是利用光作為信息的載體，用光纖作為傳遞信息的介質(zhì)，具有抗電磁干擾、耐腐 蝕、靈敏度高、響應(yīng)快、重量輕、體積小、外形可變、傳輸帶寬大以及可復(fù)用實(shí)現(xiàn)分布式測量 等優(yōu)點(diǎn)，我國在2004年將分布式光纖傳感技術(shù)應(yīng)用于滑坡監(jiān)測，并取得了顯著的成果。目前，基于同軸電纜的時域反射(TDR)監(jiān)測技術(shù)、光時域反射技術(shù)和布里淵光時 域反射技術(shù)(BOTDR)是國內(nèi)研究的熱點(diǎn)，但是這幾種技術(shù)在用于邊坡穩(wěn)定監(jiān)測時，各自都 有缺陷，其中，TDR在無剪切力作用時敏感性差，因此，難以作用于初始精度高、行程大的測 量場合，OTDR在應(yīng)用中具有高初始精度，但難以實(shí)現(xiàn)大量程和方位判定；而BOTDR雖然具有 光信號損耗小、測距長的優(yōu)點(diǎn)，并且單根光纖價格低廉，能夠比較方便地確定變形的位置， 但是其測量行程較小，而且在實(shí)現(xiàn)方位判定方面也有待于研究。整體而言，目前國內(nèi)在這一領(lǐng)域的研究與國外還有較大差距，在邊坡失穩(wěn)地質(zhì)結(jié) 構(gòu)的測量上，需要一種能夠?qū)崿F(xiàn)剪切力初始高精度、大量程測量和方位判斷的光線檢測裝置。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型提供了一種復(fù)合光纖檢測模塊，該模塊采用了三種光纖結(jié) 構(gòu)，能夠同時進(jìn)行剪切力的初始高精度、大量程測量以及方位判斷，具有精度高、低造價的 特點(diǎn)，基于該檢測模塊，本實(shí)用新型還提出了一種復(fù)合光纖檢測裝置，通過與檢測主機(jī)的結(jié) 合，能夠?qū)δ繕?biāo)物體內(nèi)部運(yùn)動的方向和性質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確的綜合判斷，為進(jìn)一步采取對策提供 有效信息。本實(shí)用新型的目的之一是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的該復(fù)合光纖檢測模塊包括 具有受力承載面的基材，所述基材的受力承載面上設(shè)置有并列的光纖結(jié)構(gòu)I、光纖結(jié)構(gòu)II 和光纖結(jié)構(gòu)III ；所述光纖結(jié)構(gòu)I為管式結(jié)構(gòu)，包括光纖I和鋼管，所述光纖I位于受力承載面上的 部分通過套裝鋼管進(jìn)行保護(hù)，光纖I上設(shè)置有蝴蝶結(jié)，所述光纖結(jié)構(gòu)I用于剪切力的大量程 測量；所述光纖結(jié)構(gòu)II為獨(dú)體光纖結(jié)構(gòu)，包括直接設(shè)置在受力承載面上的光纖II，所述光 纖結(jié)構(gòu)II用于剪切力的初始高精度測量與位置檢測；所述光纖結(jié)構(gòu)III采用嵌入式應(yīng)變結(jié)構(gòu)，包括光纖III和應(yīng)變安裝基片I，所述光纖III為兩根且以相互平行的方式分別嵌入安 裝于應(yīng)變安裝基片I的上、下表面，所述應(yīng)變安裝基片I的下表面以面接觸的方式設(shè)置在受 力承載面上，所述光纖III與光纖I、光纖II保持平行，所述光纖結(jié)構(gòu)III用于剪切力的方 位判斷。進(jìn)一步，所述光纖結(jié)構(gòu)III還包括應(yīng)變安裝基片II，所述應(yīng)變安裝基片II的上、 下表面上分別設(shè)置有兩根相互平行的光纖IV，所述應(yīng)變安裝基片II設(shè)置在應(yīng)變安裝基片I 上，所述應(yīng)變安裝基片II的上、下表面與應(yīng)變安裝基片I的上、下表面保持正交垂直，所述 光纖IV與光纖III相互平行，通過應(yīng)變安裝基片I、II的設(shè)置，可以同時判斷水平方向和垂 直方向的受力。當(dāng)然，也可以不采用上述的垂直正交結(jié)構(gòu)，直接將光纖III采用光柵光纖，通過光 柵光纖的特性來進(jìn)行方位判斷，該種方式靈敏度也較高，同時造價較為昂貴。進(jìn)一步，所述光纖II上套裝有整根式的用于保護(hù)光纖的軟性套管。另外，所述光纖II也可以采用另外一種套管保護(hù)結(jié)構(gòu)，即在光纖II上沿光纖II 的埋入長度依次套裝有多個結(jié)構(gòu)相同的套管節(jié)，所述套管節(jié)的長度大于Imm且小于15mm， 外徑為0. 5 2mm，內(nèi)徑為0. 3 1. 6mm，在外力作用下，所述光纖II通過套管節(jié)形成鋸齒 形結(jié)構(gòu)；進(jìn)一步，所述基材上設(shè)置有連接裝置，所述多個復(fù)合光纖檢測模塊之間通過連接 裝置構(gòu)成具有單個或者多個受力承載面的立體結(jié)構(gòu)或沿同一方向平面延展。本實(shí)用新型的復(fù)合光纖檢測模塊采用由三種光纖結(jié)構(gòu)組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)，其中光纖 結(jié)構(gòu)I采用了外套鋼管的設(shè)計，針對獨(dú)體光纖在位移量過大容易折斷的弊病，該結(jié)構(gòu)的光 纖由于受到鋼管的保護(hù)，裂縫產(chǎn)生的距離會使鋼管在裝置內(nèi)發(fā)生滑動從而帶動光纖一起運(yùn) 動，使蝴蝶結(jié)收縮，從而產(chǎn)生相關(guān)參數(shù)的變化，非常適合于剪切力的大量程測量；而光纖結(jié) 構(gòu)II采用獨(dú)體結(jié)構(gòu)或加上孔徑合適的軟性套管起到保護(hù)作用，適合于初始高精度測量；光 纖結(jié)構(gòu)III通過將光纖嵌入應(yīng)變安裝基片上，再將制成一體的應(yīng)變安裝基片安裝在基體 上，從而可以實(shí)現(xiàn)方位的判斷和應(yīng)力大小的測量。由于基材上設(shè)置有連接裝置，所以多個復(fù)合光纖檢測模塊之間可以根據(jù)需要進(jìn)行 連接，組成具有一個或多個受力承載面的立體結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)更為精確的測量。本實(shí)用新型的目的之二是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的該復(fù)合光纖檢測裝置，包 括如前所述的復(fù)合光纖檢測模塊，還包括接收光纖信號并進(jìn)行處理的檢測主機(jī)。對于采用應(yīng)變安裝基片I、II垂直正交結(jié)構(gòu)的復(fù)合檢測模塊，所述檢測主機(jī)通過 多路選擇開關(guān)與三路光纖相聯(lián)接并接收光纖信號進(jìn)行處理，所述檢測主機(jī)采用布里淵光時 域反射計。具體原理即用一臺光源通過多路選擇器發(fā)射光到用不同編號代表不同方位的 光纖中，然后由于光纖受到拉壓作用會產(chǎn)生回反射光的頻率變化，利用BOTDR儀檢測頻率 變化的特性進(jìn)行相關(guān)測量從而得到不同編號光纖的頻率變化差異，就可以用來確定該編號 所代表方位是否受力與受力大小。對于采用刻設(shè)有光柵的光纖的復(fù)合檢測模塊，檢測主機(jī)包括光時域反射計和光纖 調(diào)諧器、光譜儀，其中，光時域反射計用于連接光纖I和光纖II，所述光纖調(diào)諧器和光譜儀 用于連接光纖III，光纖III的測量原理如下光纖調(diào)諧器將單一頻率光射進(jìn)用不同編號代 表不同方位的光纖一受到外界作用一產(chǎn)生頻率改變的散射光一用光譜儀來進(jìn)行檢測光的頻率改變量一最后得出不同編號產(chǎn)生的改變量大小，從而就可以反推出該方向是否受力以 及受力大小。本實(shí)用新型的有益效果是1.本實(shí)用新型的復(fù)合光纖檢測模塊通過在同一基材的受力承載面上設(shè)置三種不 同的光纖結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)剪切力的初始高精度測量、大量程測量以及方位判斷，其獲得的信 息準(zhǔn)確全面；在實(shí)際使用過程中，多個復(fù)合光纖檢測模塊可以相互連接，組成立體結(jié)構(gòu)或沿 同一方向平面延展，大大增強(qiáng)了模塊應(yīng)用的靈活性；2.將復(fù)合光纖檢測模塊與光時域反射計或布里淵光時域反射計配合組成復(fù)合光 纖檢測裝置，操控簡單，監(jiān)測效果良好；同時，光纖傳輸損耗小，光纖可以將信號數(shù)據(jù)傳輸至 遠(yuǎn)方實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測，不影響監(jiān)測的精度和準(zhǔn)確性，其功能更全，效率更高；另外，本實(shí)用新型 的復(fù)合光纖檢測模塊也可以采用光柵光纖的結(jié)構(gòu)，與光纖調(diào)諧器和光譜儀配合組成另一種 復(fù)合光纖檢測裝置，結(jié)構(gòu)更為簡單，所得數(shù)據(jù)也較為精確，但造價相比較而言會高一些；3.本實(shí)用新型的模塊和裝置結(jié)構(gòu)緊湊，可擴(kuò)展性強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣泛，適合推廣使 用。本實(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進(jìn)行闡 述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或 者可以從本實(shí)用新型的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本實(shí)用新型的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過下面的說 明書和權(quán)利要求書來實(shí)現(xiàn)和獲得。

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實(shí)用 新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，其中圖1為復(fù)合光纖檢測模塊實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1沿A-A向的剖面示意圖；圖3為實(shí)施例一的立體示意圖；圖4為復(fù)合光纖檢測模塊受剪切時的變形示意圖；圖5為套管節(jié)之間形成微彎狀態(tài)的示意圖；圖6為本實(shí)用新型的復(fù)合光纖檢測裝置連接示意圖；圖7為復(fù)合光纖檢測模塊實(shí)施例二的立體示意圖。
具體實(shí)施方式
以下將參照附圖，對本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實(shí) 施例僅為了說明本實(shí)用新型，而不是為了限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。實(shí)施例一如圖1至圖3所示，本實(shí)施例的復(fù)合光纖檢測模塊，包括具有受力承載面的基材 18，基材18的受力承載面上設(shè)置有沿同一方向上下并列的光纖結(jié)構(gòu)II、光纖結(jié)構(gòu)112和光 纖結(jié)構(gòu)ΠΙ3 ；光纖結(jié)構(gòu)Il為管式結(jié)構(gòu)，包括光纖111和鋼管12，光纖111位于受力承載面上的 部分通過套裝入鋼管12進(jìn)行保護(hù)，光纖111上設(shè)置有蝴蝶結(jié)結(jié)構(gòu)40，如圖1所示，該蝴蝶結(jié) 結(jié)構(gòu)40是將光纖I穿過擋板41后在其后方形成，在光纖I受到外力作用時起到延伸拉長
5作用，在實(shí)踐中，該蝴蝶結(jié)結(jié)構(gòu)可以為1個以上，分別設(shè)置在鋼管12兩端朝外的位置；光纖 結(jié)構(gòu)112包括設(shè)置在受力承載面上的光纖1121，并采用將光纖II套入軟性套管的結(jié)構(gòu)；光 纖結(jié)構(gòu)ΠΙ3采用嵌入式應(yīng)變結(jié)構(gòu)，包括光纖III31和應(yīng)變安裝基片132，光纖III31為兩根 且以相互平行的方式分別嵌入安裝于應(yīng)變安裝基片132的上、下表面，應(yīng)變安裝基片132的 下表面以面接觸的方式設(shè)置在受力承載面上且與受力承載面貼緊，光纖ΠΙ31與光纖111、 光纖1121保持平行，本實(shí)施例中，光纖結(jié)構(gòu)III3還包括應(yīng)變安裝基片1133，應(yīng)變安裝基片 1133的上、下表面上分別設(shè)置有兩根相互平行的光纖IV34，應(yīng)變安裝基片1133設(shè)置在應(yīng)變 安裝基片132上，應(yīng)變安裝基片1133的上、下表面與應(yīng)變安裝基片132的下、下表面保持正 交垂直，光纖IV34與光纖III31相互平行。為保證測量效果，光纖11131、光纖IV34應(yīng)為崩 緊后嵌入應(yīng)變安裝基片的表面。本實(shí)施例中，基材1是由具有一定塑性和剛度的材料制成，受力后可以發(fā)生一定 程度上的變形，基材1上設(shè)置有連接裝置(具體方式可以采用扣接、鉚接或焊接等，本實(shí)施 例中采用扣頭5和扣眼6的結(jié)合)，多個復(fù)合光纖檢測模塊之間可以通過連接裝置構(gòu)成具有 單個或者多個受力承載面的立體結(jié)構(gòu)或沿同一方向平面延展，在基材1上設(shè)置有用于定位 或保護(hù)光纖結(jié)構(gòu)的槽及槽的蓋板。其中光纖結(jié)構(gòu)I采用了外套鋼管的設(shè)計，針對獨(dú)體光纖在位移量過大容易折斷的 弊病，該結(jié)構(gòu)的光纖由于受到鋼管的保護(hù)，裂縫產(chǎn)生的距離會使鋼管在裝置內(nèi)發(fā)生滑動從 而帶動光纖一起運(yùn)動，使蝴蝶結(jié)收縮，從而產(chǎn)生相關(guān)參數(shù)的變化，非常適合于大量程剪切力 的測量；而光纖結(jié)構(gòu)II適合于初始高精度測量，可以采用軟性套管對光纖II產(chǎn)生一定的 保護(hù)作用，也可以不套管直接設(shè)置，光纖結(jié)構(gòu)II在剪切力過大的時候容易斷裂；而光纖結(jié) 構(gòu)III通過采用正交垂直的應(yīng)變安裝基片I和應(yīng)變安裝基片II的結(jié)構(gòu)，而應(yīng)變安裝基片I 的正反面都嵌入光纖III，應(yīng)變安裝基片I可以隨基材一起受力彎曲，彎曲即會使光纖拉伸 (受力面產(chǎn)生拉伸)和壓縮(當(dāng)彎曲時一面被拉伸，反面就會被壓縮)，從而產(chǎn)生散射損耗， 由于拉伸與壓縮的損耗(布里淵頻移)有正負(fù)關(guān)系，由損耗(布里淵頻移)產(chǎn)生與否可感 知是否隨該方向(由正、負(fù)號可判斷正負(fù)向)而產(chǎn)生彎曲，從而實(shí)現(xiàn)水平方向上力的測量， 同理，與應(yīng)變安裝基片I正交垂直的應(yīng)變安裝基片II則可以判斷垂直方向的受力，根據(jù)兩 個方向的大小則可以建立坐標(biāo)系從而求得合力的方向。理論上光纖結(jié)構(gòu)III還可以實(shí)現(xiàn)應(yīng) 力大小的測量，復(fù)合光纖檢測模塊受剪切時的變形情況如圖4所示。需要指出的是，光纖II上既可以如圖3所示的那樣，套裝整根式的用于保護(hù)光纖 的軟性套管22，也可以采用沿光纖II的埋入長度依次套裝有多個結(jié)構(gòu)相同的套管節(jié)23的 方式，套管節(jié)23的長度大于Imm且小于15mm，內(nèi)、外徑主要根據(jù)裸光纖的直徑和剛度來確 定，通常外徑為0. 5 2mm，內(nèi)徑為0. 3 1. 6mm。在外力作用下，所述光纖II通過套管節(jié) 23形成鋸齒形結(jié)構(gòu)，其傳感機(jī)理是微彎原理，當(dāng)套管節(jié)自然埋設(shè)不平或者變形不一致時，套 管節(jié)與套管節(jié)之間就形成光纖的微彎，如圖5所示。因此，當(dāng)受到外力發(fā)生進(jìn)一步變形時， 光纖將感知這些微彎點(diǎn)24的變化，當(dāng)所處的基體材料出現(xiàn)大變形時，基體材料與套管接觸 形成牢固粘接，由于套管節(jié)23限制了光纖II的變形，光纖II在宏觀變形彎曲中形成微彎 點(diǎn)，隨巖層垮落出現(xiàn)損耗臺階反射信號。為保證微彎效果，套管節(jié)的長度不能太長，這是因 為套管節(jié)越短，光纖的微彎損耗越明顯，對于OTDR儀或BOTDR儀檢測的靈敏度越高，但是套 管過短，又會影響保護(hù)效果，因此，經(jīng)過多次測試，本實(shí)施例的套管節(jié)23的長度選用為8mm。[0040]光纖II采用套管節(jié)23形成上述結(jié)構(gòu)的作用在于1.在安裝過程中起保護(hù)光纖的作用，做成該種結(jié)構(gòu)有利于在光纖滑移的時候不至 于使光纖繃太緊而斷裂；2.由于許多巖土體本身比較松軟，不適宜灌強(qiáng)度太高的砂漿，因此可能用沙子之 類的東西進(jìn)行填埋試驗孔，此時在光纖II周圍都是比較松軟的物體，因此，帶套管節(jié)可以 加強(qiáng)兩套管節(jié)之間的微彎程度，而不加套管節(jié)就不會產(chǎn)生比較明顯的微彎損耗。如圖6所述，采用本實(shí)施例的復(fù)合光纖檢測模塊的復(fù)合光纖檢測裝置，包括多路 選擇開關(guān)9和檢測主機(jī)8，檢測主機(jī)采用布里淵光時域反射計，檢測主機(jī)8通過多路選擇開 關(guān)9與三路光纖相聯(lián)接并接收光纖信號進(jìn)行處理。本裝置在使用過程中，通過三組光纖結(jié)構(gòu)完成相關(guān)信息的采集，布里淵光時域反 射計的CPU負(fù)責(zé)對采集得到的信息進(jìn)行處理、分析和計算，并用于控制儀器狀態(tài)、輸入數(shù) 據(jù)、進(jìn)行測量等，采集得到的信息經(jīng)CPU綜合處理后，得到受測體的形變、位移等資料，實(shí)現(xiàn) 多參數(shù)信息采集、數(shù)據(jù)智能化處理和結(jié)果顯示的一體化。當(dāng)然，檢測主機(jī)也可以采用光功率計來連接光纖I和光纖II，通過測量損耗來確 定相關(guān)數(shù)據(jù)，具體架構(gòu)按照成熟結(jié)構(gòu)組建。實(shí)施例二如圖7所示，實(shí)施例二與實(shí)施例一的不同之處在于，沒有采用應(yīng)變安裝基片II，而 是使光纖III31采用刻設(shè)有光柵的光纖傳感器，其原理是在光纖內(nèi)部刻設(shè)布拉格光柵，然 后使用光纖調(diào)諧器發(fā)射一定頻段的光，遇到光柵后會反射一定波長的光，這樣，當(dāng)外力發(fā)生 變化時，每個光柵的距離會改變，這樣反射回來的光波長也會改變，由采集的數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn) 對外部應(yīng)力的方向判定。采用本實(shí)施例的復(fù)合光纖檢測模塊的復(fù)合光纖檢測裝置，包括了用于發(fā)射光源的 光纖調(diào)諧器和記錄光波變化的光譜儀，其連接簡單，技術(shù)成熟，與實(shí)施例一相比，實(shí)施例二 測得的數(shù)據(jù)變化更適合分析與判斷，但是其造價較高。應(yīng)用實(shí)例11.在受測體內(nèi)部的適當(dāng)位置預(yù)留埋設(shè)孔道或事后鉆孔，將事先準(zhǔn)備好的平面或立 體結(jié)構(gòu)的復(fù)合光纖模塊埋設(shè)在孔道內(nèi)，可在埋設(shè)的同時根據(jù)孔道深度和檢測需要設(shè)置方位 調(diào)準(zhǔn)裝置；2.用強(qiáng)度適中的灌漿材料使復(fù)合光纖裝置與周邊的被測體緊密結(jié)合，以傳遞出相 關(guān)荷載和應(yīng)變信息，當(dāng)受測體產(chǎn)生變形或運(yùn)動時，根據(jù)光纖產(chǎn)生的微彎損耗、彎曲損耗和剪 切變形等確定被測體的變形和運(yùn)動大??；3.將采集得到的各種參數(shù)、信息、數(shù)據(jù)傳遞到檢測主機(jī)，通過檢測主機(jī)的分析處 理，根據(jù)預(yù)定的程序作出相應(yīng)判斷，以實(shí)現(xiàn)預(yù)警和對策采用。應(yīng)用實(shí)例2與應(yīng)用實(shí)例1不同的是，應(yīng)用實(shí)例2是將準(zhǔn)備好的平面或立體結(jié)構(gòu)的復(fù)合光纖模 塊固定在受測體的外部，其余的檢測過程及原理、參數(shù)的獲取方式與應(yīng)用實(shí)例1相同。最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參 照較佳實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本 實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求復(fù)合光纖檢測模塊，其特征在于包括具有受力承載面的基材，所述基材的受力承載面上設(shè)置有沿同一方向上下并列的光纖結(jié)構(gòu)I、光纖結(jié)構(gòu)II和光纖結(jié)構(gòu)III；所述光纖結(jié)構(gòu)I為管式結(jié)構(gòu)，包括光纖I和鋼管，所述光纖I位于受力承載面上的部分通過套入鋼管內(nèi)部進(jìn)行保護(hù)，所述光纖I上設(shè)置有用于延伸拉長的蝴蝶結(jié)結(jié)構(gòu)，所述光纖結(jié)構(gòu)I用于剪切力的大量程測量；所述光纖結(jié)構(gòu)II為獨(dú)體光纖結(jié)構(gòu)，包括設(shè)置在受力承載面上的光纖II，所述光纖結(jié)構(gòu)II用于剪切力的初始高精度測量與位置檢測；所述光纖結(jié)構(gòu)III采用嵌入式應(yīng)變結(jié)構(gòu)，包括光纖III和應(yīng)變安裝基片I，所述光纖III為兩根且以相互平行的方式分別嵌入安裝于應(yīng)變安裝基片I的上、下表面，所述應(yīng)變安裝基片I的下表面以面接觸方式水平設(shè)置在受力承載面上，所述光纖III與光纖I、光纖II保持平行，所述光纖結(jié)構(gòu)III用于剪切力的方位判斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合光纖檢測模塊，其特征在于所述光纖結(jié)構(gòu)III還包括 應(yīng)變安裝基片II，所述應(yīng)變安裝基片II的上、下表面上分別設(shè)置有兩根相互平行的光纖 IV，所述應(yīng)變安裝基片II設(shè)置在應(yīng)變安裝基片I上且應(yīng)變安裝基片II的上、下表面與應(yīng)變 安裝基片I的上、下表面保持正交垂直，所述光纖IV與光纖III相互平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合光纖檢測模塊，其特征在于所述光纖III為單光纖。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合光纖檢測模塊，其特征在于所述光纖III為刻設(shè)有光 柵的光纖。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合光纖檢測模塊，其特征在于所述光纖II上套裝有 整根式的用于保護(hù)光纖的軟性套管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合光纖檢測模塊，其特征在于所述光纖II上沿光 纖II的埋入長度依次套裝有多個結(jié)構(gòu)相同的套管節(jié)，所述套管節(jié)的長度大于Imm且小于 15mm，外徑為0. 5 2mm，內(nèi)徑為0. 3 1. 6mm，在外力作用下，所述光纖II通過套管節(jié)形成 鋸齒形結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合光纖檢測模塊，其特征在于所述基材上設(shè)置有連接裝 置，所述多個復(fù)合光纖檢測模塊之間通過連接裝置構(gòu)成具有單個或者多個受力承載面的立 體結(jié)構(gòu)或沿同一方向平面延展。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的復(fù)合光纖檢測模塊，其特征在于所述基材上設(shè)置有連接裝 置，所述多個復(fù)合光纖檢測模塊之間通過連接裝置構(gòu)成具有單個或者多個受力承載面的立 體結(jié)構(gòu)或沿同一方向平面延展。
9.復(fù)合光纖檢測裝置，其特征在于包括如權(quán)利要求3所述的復(fù)合光纖檢測模塊，還包 括多路選擇開關(guān)和檢測主機(jī)，所述檢測主機(jī)通過多路選擇開關(guān)與三路光纖相聯(lián)接并接收光 纖信號進(jìn)行處理，所述檢測主機(jī)為布里淵光時域反射計。
10.復(fù)合光纖檢測裝置，其特征在于包括如權(quán)利要求4所述的復(fù)合光纖檢測模塊，還 包括接收光纖信號并進(jìn)行處理的檢測主機(jī)，所述檢測主機(jī)包括光時域反射計和光纖調(diào)諧 器、光譜儀，其中，光時域反射計用于連接光纖I和光纖II，所述光纖調(diào)諧器和光譜儀用于 連接光纖III。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種復(fù)合光纖檢測模塊，包括具有受力承載面的基材，所述基材的受力承載面上設(shè)置有上下并列的光纖結(jié)構(gòu)I、光纖結(jié)構(gòu)II和光纖結(jié)構(gòu)III；所述光纖結(jié)構(gòu)I為管式結(jié)構(gòu)，用于剪切力的大量程測量；所述光纖結(jié)構(gòu)II為獨(dú)體光纖結(jié)構(gòu)，用于剪切力的初始高精度測量；所述光纖結(jié)構(gòu)III為嵌入式結(jié)構(gòu)，用于方位判斷，該復(fù)合光纖檢測模塊通過在同一基材的受力承載面上設(shè)置三種不同的光纖結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)大量程、初始高精度測量以及方位判斷，其獲得的信息準(zhǔn)確全面；在實(shí)際使用過程中，多個復(fù)合光纖檢測模塊可以相互連接，組成立體結(jié)構(gòu)或沿同一方向平面延展，大大增強(qiáng)了模塊應(yīng)用的靈活性，另外，本實(shí)用新型還公開了一種復(fù)合光纖檢測裝置。
文檔編號G01B11/02GK201697613SQ20102011097
公開日2011年1月5日 申請日期2010年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月9日
發(fā)明者劉東燕, 劉京誠, 劉邦, 張倩, 朱正偉, 袁僑英 申請人:重慶大學(xué)