本實用新型涉及光纖監(jiān)測和布設(shè)工藝領(lǐng)域，具體涉及一種分布式傳感光纜簡易快速錨固裝置。

背景技術(shù)：

光纖傳感技術(shù)作為一種新型的傳感技術(shù)，近幾十年來發(fā)展十分迅速，具有靈敏度高、體積小巧、抗干擾性強、絕緣性好、耐腐蝕、性價比高、監(jiān)測距離長、易于集成等優(yōu)點。其中布里淵光時域反射技術(shù)(BOTDR)、布里淵光時域分析技術(shù)(BOTDA)、布里淵光頻域分析技術(shù)(BOFDA)等分布式光纖傳感技術(shù)將“傳”和“感”合二為一，可測量光纖、光纜沿線所有位置的應(yīng)變和溫度等參數(shù)，近年來在軍事、國防、能源、醫(yī)療、家電和土木工程等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣，尤其在巖土工程、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警中具有很大的發(fā)展?jié)摿?。目前，國?nèi)外已經(jīng)出現(xiàn)了不少應(yīng)用分布式傳感光纜監(jiān)測隧道變形、滑坡位移、管道受力、堤壩滲流、路基沉降、地面塌陷、基坑穩(wěn)定性的工程實例。

近年來關(guān)于分布式傳感光纜的研究逐漸增多，但主要還是集中在光纖傳感精度、穩(wěn)定性提高，新型光纖傳感器的設(shè)計、組網(wǎng)，實測數(shù)據(jù)分析和挖掘，以及各種材料-光纜界面耦合性等方面，但很少涉及到分布式傳感光纜錨固裝置的設(shè)計和現(xiàn)場實施。由于傳統(tǒng)分布式傳感光纜表面十分光滑，若光纜表面無錨固裝置固定，會使得監(jiān)測點位三維坐標的控制變得異常困難，同時監(jiān)測結(jié)果可靠性差，測試精度受到光纜和被測物體界面耦合性的極大影響。目前對于分布式傳感光纜的錨固問題，國內(nèi)外一直沒有很好的解決方法。隨著分布式光纖傳感技術(shù)的工程應(yīng)用越來越多，光纜錨固問題逐漸成為了一個限制光纖監(jiān)測技術(shù)發(fā)展的瓶頸問題。

目前在工程現(xiàn)場，對于分布式傳感光纜的固定，多采用環(huán)氧樹脂等膠水黏貼，或者進行簡單的物理錨固。膠水固定的方法操作起來較為復(fù)雜，且在實施時需等待膠水固化，影響施工進度，在安裝標準化差、施工耗時、美觀性等方面都有較大的局限性；另一方面，在長期監(jiān)測過程中，膠水的性能又受溫度、濕度、空氣粉塵等環(huán)境因素的影響，存在固定不牢靠、變形耦合性差、耐久性差、容易老化脫落等諸多缺點。

簡單的物理錨固一般利用鐵絲綁扎，或者螺絲、螺帽和剛性夾片固定等，前者存在錨固方法簡陋、光纜容易滑脫的缺陷，后者有施工步驟多，特制夾片結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價昂貴，無法控制夾持力大小等缺點。還有一個重要的問題是，簡單的物理錨固既不能完全滿足錨固強度的要求，又會對光纜結(jié)構(gòu)產(chǎn)生潛在的物理損傷，光路上容易發(fā)生較大的微彎損耗，降低光纖監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性，嚴重時會無法獲取監(jiān)測讀數(shù)。所以，急需研發(fā)一種結(jié)構(gòu)簡單，固定牢靠，錨固快速，價格低廉，適用范圍廣，對光纜無物理損傷的新型分布式傳感光纜錨固方法及其裝置，在不影響現(xiàn)場施工進度和監(jiān)測效果的條件下，實現(xiàn)光纜在監(jiān)測現(xiàn)場的快速錨固和埋設(shè)固定。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，提供一種分布式傳感光纜簡易快速錨固裝置，具有制作簡單、錨固牢靠、美觀、操作簡便、省時省力、易于控制夾持力、對光纜無損傷、光路微彎損耗小等特點。該錨固方法及裝置適用于不同尺寸、結(jié)構(gòu)和包層材料的分布式傳感光纜，可將其牢固地固定在混凝土、巖土體的內(nèi)部或者鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)的表面。

本實用新型提供的一種分布式傳感光纜的簡易快速錨固裝置，包括法蘭盤、大圓筒、小圓筒、空心圓臺、金屬夾片、彈簧，所述大圓筒套于法蘭盤內(nèi)，兩端固定空心圓臺，大圓筒內(nèi)設(shè)有彈簧，彈簧的兩端設(shè)有金屬夾片，金屬夾片的另一端與小圓筒連接，法蘭盤、大圓筒、彈簧、金屬夾片和小圓筒共軸；光纜安裝夾可拆卸連接在兩端的小圓筒上；所述的金屬夾片在彈簧壓縮狀態(tài)下為張開狀態(tài)，彈簧伸展狀態(tài)下為閉合狀態(tài)。

所述法蘭盤周邊的圓孔穿入一根用于溫度補償和瞄準對中的松套型分布式傳感光纜。

所述的金屬夾片的張開和閉合通過光纜安裝夾來控制，當光纜安裝夾將錨固裝置兩端的小圓筒壓入大圓筒中，則彈簧壓緊，金屬夾片相互分開，呈張開狀態(tài)，此時將待錨固的緊套型分布式傳感光纜軸向插入錨固裝置中；當松開光纜安裝夾時，金屬夾片在彈簧力的作用下彈回，金屬夾片呈閉合狀態(tài)，使得緊套型分布式傳感光纜被夾緊。

所述金屬夾片至少設(shè)有三瓣，夾片能夠開合實現(xiàn)自鎖功能。

所述金屬夾片表面設(shè)有橡膠墊片。

所述簡易快速錨固裝置根據(jù)監(jiān)測要求，直接固定在安裝底座上，安裝底座與被測結(jié)構(gòu)體的表面固定連接；或者直埋于被測混凝土或巖土體的內(nèi)部。

有益效果：

本實用新型經(jīng)過以上的改進，可實現(xiàn)便捷、高效的分布式傳感光纜錨固，極大地提高了施工效率，同時又能實現(xiàn)溫度補償，起到校準對中的作用，填補了光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域中分布式傳感光纜錨固方式的空白。特制的光纜安裝夾根據(jù)錨固裝置的自身結(jié)構(gòu)特制而成，使得緊套型分布式傳感光纜能輕易地穿過錨固裝置。所述金屬夾片表面設(shè)有橡膠墊片，可以避免光纜與金屬夾片的硬接觸，減小光纜在錨固時產(chǎn)生的應(yīng)力集中，同時光纜受到的彈性力大小可通過彈簧的勁度系數(shù)控制，且在光纜截面上應(yīng)力分布均勻，光纜安裝牢固，而且微彎損耗小。本實用新型克服了以往分布式傳感光纜錨固方式的眾多缺點，同時又兼具眾多其它功能，方便實用，具有廣闊的市場推廣和應(yīng)用價值。

根據(jù)胡可定律F＝kx和光纖光纜本身性質(zhì)，通過調(diào)整彈簧的勁度系數(shù)來控制光纜夾持力的大小，使得不同尺寸、結(jié)構(gòu)和包層材料的緊套型分布式傳感光纜表面所受夾持力能任意調(diào)整，達到最佳的錨固效果。

錨固裝置上的法蘭盤厚度和直徑可以根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測的實際需要來進行設(shè)計，以滿足一定的錨固承載力，保證光纜和被測物體之間不會滑脫。錨固裝置的間距也根據(jù)監(jiān)測需要來確定。

安裝底座可以根據(jù)測量結(jié)構(gòu)的不同而選取不同的形狀,可以實現(xiàn)黏接、焊接、螺栓連接等不同的安裝方式。

附圖說明

圖1為本實用新型的錨固裝置實施的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實用新型的錨固裝置處于張開和閉合兩種狀態(tài)示意圖。

圖3為本實用新型錨固安裝在被測結(jié)構(gòu)體表面的示意圖。

圖4為本實用新型錨固埋設(shè)在被測混凝土或巖土體內(nèi)部的示意圖。

法蘭盤1、大圓筒2、小圓筒3、空心圓臺4、金屬夾片5、彈簧6，緊套型分布式傳感光纜7，松套型分布式傳感光纜8，光纜安裝夾9，錨固裝置10，安裝底座11，被測結(jié)構(gòu)體12，光纖解調(diào)儀13，被測混凝土或巖土體14。

具體實施方式

分布式傳感光纜簡易快速錨固方法及裝置，包括法蘭盤、大圓筒、小圓筒、空心圓臺、金屬夾片、彈簧。所述法蘭盤和大圓筒相互焊接，兩端固定空心圓臺。大圓筒內(nèi)設(shè)有彈簧，彈簧的兩端固定金屬夾片，金屬夾片的另一端與小圓筒連接。金屬夾片為扁平長條狀，至少設(shè)有三瓣，夾片能夠開合實現(xiàn)自鎖功能。在金屬片表面附有一層橡膠墊片，使得錨固光纖或光纜時不會產(chǎn)生應(yīng)力集中，以防止分布式傳感光纜結(jié)構(gòu)損傷，或者光路損耗過大。法蘭盤、大圓筒、彈簧、金屬夾片和小圓筒共軸；光纜安裝夾可拆卸連接在兩端的小圓筒上。

法蘭盤周邊的圓孔可穿入一根松套型分布式傳感光纜，一方面起到溫度補償?shù)淖饔?，另一方面將其拉直能發(fā)揮對中作用，提高光纜安裝的準確度。當用光纜安裝夾將錨固裝置兩端的小圓筒壓入大圓筒中，使得彈簧壓緊，金屬夾片相互分開，此時可將光纜沿軸向插入錨固裝置中；當松開光纜安裝夾時，金屬夾片會在彈簧力的作用下彈回，使得光纜被夾緊，以此來達到錨固光纜的作用。所述金屬夾片5表面設(shè)有橡膠墊片，可以避免光纜與金屬夾片的硬接觸，減小光纜在錨固時產(chǎn)生的應(yīng)力集中，同時光纜受到的彈性力大小可通過彈簧的勁度系數(shù)控制，且在截面上分布均勻，光纜安裝牢固，而且微彎損耗小。

當需將分布式傳感光纜埋入混凝土或巖土體中進行變形監(jiān)測時，將錨固裝置按照一定的間距安裝在分布式應(yīng)變傳感光纖或光纜上，以保證光纖或光纜與周圍介質(zhì)的變形耦合。

當需將分布式應(yīng)變傳感光纖或光纜安裝在混凝土結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)表面上進行變形監(jiān)測時，將光纖光纜錨固裝置按照一定的間距(l₁、l₂、l₃……、l_n)安裝在分布式應(yīng)變傳感光纖或光纜上，再通過安裝底座與被監(jiān)測結(jié)構(gòu)物固定。

根據(jù)胡可定律F＝kx和光纖本身性質(zhì)，通過調(diào)整彈簧的勁度系數(shù)來控制光纜夾持力的大小，使得不同尺寸、結(jié)構(gòu)和包層材料的緊套型分布式傳感光纜表面所受夾持力能任意調(diào)整，達到最佳的錨固效果。

實施例：

如圖1和圖2所示，本實用新型結(jié)構(gòu)包括：法蘭盤1、大圓筒2、小圓筒3、空心圓臺4、金屬夾片5、彈簧6。主體結(jié)構(gòu)包括法蘭盤和大圓筒相互焊接，兩端固定空心圓臺。大圓筒內(nèi)設(shè)有彈簧，彈簧的兩端固定金屬夾片，金屬夾片的另一端與小圓筒連接。金屬夾片為扁平長條狀，并在金屬片表面附有一層橡膠墊片，使得錨固光纖或光纜時不會產(chǎn)生應(yīng)力集中。法蘭盤、大圓筒、彈簧、金屬夾片和小圓筒共軸；光纜安裝夾可拆卸連接在兩端的小圓筒上。

當用光纜安裝夾將錨固裝置兩端的小圓筒壓入大圓筒中，使得彈簧壓緊，金屬夾片相互分開，此時可將緊套型分布式傳感光纜沿軸向插入錨固裝置中；當松開光纜安裝夾時，金屬夾片會在彈簧力的作用下彈回，使得緊套型分布式傳感光纜被夾緊。

圖3將光纜7和8通過本實用新型的錨固裝置10固定在安裝底座11上，安裝底座11固定在被測結(jié)構(gòu)體12的表面，再將光纜7和8連接到光纖解調(diào)儀13上，即可進行監(jiān)測讀數(shù)。圖4將錨固裝置10按照一定的間距埋設(shè)于巖土體14的內(nèi)部，最后將光纜7和8連接到光纖解調(diào)儀13上進行讀數(shù)。兩種光纜布置方式都能顯著增強光纜與被測物體之間的變形耦合性，提高分布式傳感光纜的監(jiān)測精度。

根據(jù)胡可定律F＝kx和光纖本身性質(zhì)，通過調(diào)整彈簧的勁度系數(shù)來控制光纜夾持力的大小，使得不同尺寸、結(jié)構(gòu)和包層材料的緊套型分布式傳感光纜表面所受夾持力能任意調(diào)整，達到最佳的錨固效果。

光纜的錨固間距(l₁、l₂、l₃……、l_n)根據(jù)實際要求進行設(shè)計，當選取最優(yōu)錨固間距后，在光纜上做好標記。然后使用光纜安裝夾將錨固裝置松開，使得緊套式分布式傳感光纜得以順利穿過。當錨固裝置到達設(shè)計錨固位置時，使得錨固裝置閉合，便可達到最佳的錨固效果。然后，將松套式分布式傳感光纜穿過法蘭盤上的圓孔。下一步再使用光纜安裝夾將下一個錨固裝置和光纜連接。以此類推，按順序使得所有錨固裝置到達設(shè)計錨固位置即可完成整根光纜的錨固。

錨固裝置上的法蘭盤厚度和直徑可以根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測的實際需要來進行設(shè)計，以滿足一定的錨固承載力，保證光纜和被測物體之間不會滑脫。錨固裝置的間距也根據(jù)監(jiān)測需要來確定。

除上述實施例外，本實用新型還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本實用新型要求的保護范圍。