本發(fā)明涉及水工金屬結(jié)構(gòu)健康檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種人字門裂紋在線檢測系統(tǒng)的傳感器制作方法。
背景技術(shù)：
船閘人字門的結(jié)構(gòu)堅(jiān)固性在其工作過程中總是面臨著考驗(yàn)，其中人字門兩側(cè)巨大的水壓力差、人字門啟閉過程中水流的擠壓對門體的結(jié)構(gòu)損傷與變形等問題在長期作用下會使得門體的應(yīng)力集中區(qū)出現(xiàn)裂紋，并影響船閘的長期可靠運(yùn)行。
傳統(tǒng)的檢測裂紋的方法是利用光時(shí)域反射儀(OTDR)將一根光纖與預(yù)計(jì)裂紋成一定角度布設(shè)，光纖的走線直接固化在被檢測物表面，屬于單點(diǎn)檢測，其一根光纖只能檢測一個(gè)裂紋，當(dāng)對較大范圍進(jìn)行檢測時(shí)，存在占用空間浪費(fèi)光纖資源等缺點(diǎn)，并且人字門上的裂紋易發(fā)區(qū)域較為分散，采用這種方法搭建系統(tǒng)需要額外增加OTDR模塊的通道數(shù)量，極大增加了系統(tǒng)搭建的復(fù)雜程度與成本，并且給后續(xù)信號處理帶來了困難。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明要設(shè)計(jì)一種能夠節(jié)省光纖資源并降低系統(tǒng)搭建的復(fù)雜程度及成本的人字門裂紋在線檢測系統(tǒng)的傳感器及其制作方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種人字門裂紋在線檢測系統(tǒng)的傳感器，包括兩個(gè)剛性保護(hù)盒和光纖，所述的光纖有多條，布設(shè)在兩個(gè)剛性保護(hù)盒之間；所述的剛性保護(hù)盒為圓形且直徑為d、側(cè)面開有多個(gè)窗口，其內(nèi)部固定多個(gè)分布于四周的直徑為m的圓形小光纖盤和位于中心的一個(gè)直徑為n的圓形大光纖盤，大光纖盤用于輔助固定光纖；
所述的剛性保護(hù)盒的直徑d與小光纖盤直徑m、大光纖盤的直徑n滿足下式：
d＝n+2m+a，其中a為常數(shù)，取值為6～8cm；
所述的兩個(gè)剛性保護(hù)盒結(jié)構(gòu)和尺寸完全相同，分別為剛性保護(hù)盒A和剛性保護(hù)盒B。
進(jìn)一步地，所述的兩個(gè)剛性保護(hù)盒和光纖均固定在人字門的表面上。
一種人字門裂紋在線檢測系統(tǒng)的傳感器的制作方法，包括以下步驟：
A、在人字門裂紋檢測區(qū)域兩側(cè)，分別固定剛性保護(hù)盒A和剛性保護(hù)盒B,將光纖引入剛性保護(hù)盒A中，并在剛性保護(hù)盒A的大光纖盤上纏繞若干圈并固定；
B、將光纖引入到剛性保護(hù)盒A的一個(gè)小光纖盤上纏繞i圈，其中i的值滿足下述公式：
其中，p是用以解調(diào)的OTDR模塊的事件盲區(qū)的大小，m是小光纖盤的直徑；
然后將光纖鋪設(shè)到裂紋檢測區(qū)域上，并臨時(shí)安裝圓柱形底座輔助固定光纖，再將光纖引入剛性保護(hù)盒B中；光纖在裂紋檢測區(qū)域的走向與裂紋發(fā)生方向成60～70度角斜交；
C、先在剛性保護(hù)盒B中的小光纖盤上纏繞i圈，然后引入到剛性保護(hù)盒B中的大光纖盤上纏繞若干圈并固定，再經(jīng)過剛性保護(hù)盒B中的另一個(gè)小光纖盤上纏繞i圈，最后將光纖鋪設(shè)到裂紋檢測區(qū)域上，并臨時(shí)安裝圓柱形底座輔助固定光纖，之后再把光纖重新引入剛性保護(hù)盒A中；光纖在裂紋檢測區(qū)域的走向與前一條光纖平行；
D、根據(jù)裂紋檢測區(qū)域布設(shè)要求重復(fù)步驟B～C若干次，并將光纖引出剛性保護(hù)盒A。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
1、本發(fā)明相比于傳統(tǒng)的裂紋檢測方法，利用多個(gè)光纖裂紋傳感器和一個(gè)OTDR模塊就可以實(shí)現(xiàn)對一片區(qū)域的裂紋檢測，極大地減少了OTDR模塊的通道數(shù)量，從而降低了整個(gè)檢測系統(tǒng)搭建的復(fù)雜程度與成本。
2、本發(fā)明設(shè)計(jì)的光纖裂紋傳感器有效利用了光纖資源，使得通過一根光纖就可以實(shí)現(xiàn)對裂紋的多點(diǎn)檢測，和常規(guī)布設(shè)光纖的檢測方法相比不僅高效快捷，而且也節(jié)省了對空間的占用。
附圖說明
本發(fā)明共有附圖1幅，其中：
圖1為光纖裂紋檢測傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中：1、剛性保護(hù)盒A，2、剛性保護(hù)盒B，3、大光纖盤A，4、大光纖盤B，5、小光纖盤A，6、小光纖盤B，7、小光纖盤C，8、小光纖盤D，9、圓柱形底座A，10、圓柱形底座B，11、圓柱形底座C，12、圓柱形底座D，13、光纖輸入端，14、光纖輸出端。
具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(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)施例僅為了說明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：剛性保護(hù)盒內(nèi)部由位于圓心的大光纖盤和位于圓周附近的小光纖盤組成，并且側(cè)面開有多個(gè)窗口，大光纖盤起初步固定作用、小光纖盤用來纏繞并引出光纖，在裂紋檢測區(qū)域兩側(cè)分別固定一個(gè)剛性保護(hù)盒，并采用下述方法以特定角度布設(shè)光纖。
如圖1所示，人字門裂紋在線檢測系統(tǒng)的傳感器包括兩個(gè)側(cè)面開有多個(gè)窗口的圓形剛性保護(hù)盒A1、剛性保護(hù)盒B2和光纖，剛性保護(hù)盒內(nèi)部固定了多個(gè)分布于四周的最小內(nèi)徑為3cm的小光纖盤和位于中心的一個(gè)最小內(nèi)徑為6cm的大光纖盤，大光纖盤用于輔助固定光纖，剛性保護(hù)盒的直徑d由公式d＝n+2m+a計(jì)算，這里a選擇為8cm，可得d＝20cm。
人字門裂紋在線檢測系統(tǒng)的傳感器制作方法，其步驟是：
A、在裂紋檢測區(qū)域兩側(cè)，分別固定剛性保護(hù)盒A1、剛性保護(hù)盒B2,將光纖從光纖輸入端13引入剛性保護(hù)盒A1中并在大光纖盤A3上纏繞若干圈并固定；
B、將光纖引入到小光纖盤A5上纏繞i圈，其中i用下述公式計(jì)算：
其中，p根據(jù)實(shí)際情況選擇為6m，m選擇為3cm，經(jīng)計(jì)算得i＝63；然后將光纖鋪設(shè)到裂紋檢測區(qū)域上，并臨時(shí)安裝圓柱形底座A9和圓柱形底座B10輔助固定光纖，再將光纖引入剛性保護(hù)盒B2中；
C、先在小光纖盤C7上纏繞63圈，再拉到大光纖盤B4上纏繞若干圈并固定，再經(jīng)過小光纖盤D8上纏繞63圈，后將光纖鋪設(shè)到裂紋檢測區(qū)域上，并臨時(shí)安裝圓柱形底座C11和圓柱形底座D12輔助固定光纖，把光纖引入剛性保護(hù)盒A1中；在小光纖盤B6上纏繞63圈，再拉到大光纖盤A3上纏繞若干圈并固定；
D、根據(jù)檢測區(qū)域布設(shè)要求重復(fù)B～C步驟若干次，并將光纖從光纖輸出端14引出剛性保護(hù)盒A1。
此外，在剛性保護(hù)盒A1和剛性保護(hù)盒B2之間的光纖在裂紋檢測區(qū)域與裂紋發(fā)生方向成60～70度角斜交固定。
本發(fā)明不局限于本實(shí)施例，任何在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)的等同構(gòu)思或者改變，均列為本發(fā)明的保護(hù)范圍。