基于光纖光柵的機場道面豎向應(yīng)變監(jiān)測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于應(yīng)變測量與道面結(jié)構(gòu)安全技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于光纖光柵的機場道面豎向應(yīng)變監(jiān)測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]由于機場混凝土道面長期承受飛機輪載和環(huán)境因素的共同作用，因此容易發(fā)生局部開裂破壞等問題，從而危害飛機起降安全，并影響跑道的正常使用壽命。道面結(jié)構(gòu)安全是當(dāng)前機場工程界普遍面對的一項技術(shù)難題。國際民航組織(ICAO)和我國《民用機場運行安全管理規(guī)定》要求對機場道面安全狀況每五年進(jìn)行一次綜合評價，但由于時間間隔較長，因此難以及時反映道面的突發(fā)病害和偶然破壞。因此，需要對機場道面板內(nèi)應(yīng)變水平進(jìn)行實時監(jiān)測，以評估道面結(jié)構(gòu)損壞發(fā)展情況，為道面結(jié)構(gòu)加固維修提供參考。目前傳統(tǒng)的道面應(yīng)變測量方法主要采用電子類應(yīng)變計傳感器或機械類應(yīng)變計傳感器(如電阻式、差動式和振弦式等)。其中，電子類應(yīng)變計存在抗潮防水性差、易受電磁干擾、信號長距離傳輸衰減明顯等問題；機械類應(yīng)變計靈敏性差、分辨率低、幾何尺寸大、難以滿足道面結(jié)構(gòu)空間限制要求。
[0003]光纖光柵傳感技術(shù)可以將道面應(yīng)變響應(yīng)信號轉(zhuǎn)換為光柵折射光波長變化，由此建立起道面微應(yīng)變與光柵中心波長之間的相關(guān)關(guān)系。光纖光柵傳感器以光信號為載體，以光纖為傳輸介質(zhì)，受電磁干擾影響小，長距離傳輸數(shù)據(jù)穩(wěn)定性明顯優(yōu)于傳統(tǒng)測試技術(shù)。其中FBG(光纖布拉格)光柵傳感器尺寸小、重量輕、精度高，對測試結(jié)構(gòu)影響小，因此可滿足多點分布式測量要求。另外，由于傳感器內(nèi)不含電子元器件，對防潮防腐蝕要求低，為道面長期監(jiān)測提供了理想的技術(shù)手段。
[0004]目前應(yīng)用光纖光柵技術(shù)測量道面結(jié)構(gòu)響應(yīng)多采用傳感器預(yù)埋方式，通過專用支架實現(xiàn)測點布置和空間定位。由于FBG傳感器上光纖纖細(xì)脆弱，抗剪切能力差，容易在粗放的混凝土澆筑施工過程中因機械外力作用而受到損壞，從而極大影響測點成活率，且修補極為困難。另外，對于機場既有道面結(jié)構(gòu)，預(yù)埋傳感器布置方式難以大規(guī)模適用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述問題，本實用新型的目的在于提供一種無需破壞道面結(jié)構(gòu)，適用于機場既有道面結(jié)構(gòu)的基于光纖光柵的機場道面豎向應(yīng)變監(jiān)測裝置。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本實用新型提供的基于光纖光柵的機場道面豎向應(yīng)變監(jiān)測裝置包括多個FBG傳感器、分線器、多根光纖跳線、鎧裝光纖、主光纜和光纖光柵解調(diào)儀；其中，多個FBG傳感器沿豎向分布設(shè)置在機場道面板上道面燈光孔的內(nèi)側(cè)壁上；分線器的輸出端通過多根光纖跳線分別與多個FBG傳感器相連，輸入端與鎧裝光纖連接；鎧裝光纖連接位于地下的主光纜；主光纜連接光纖光柵解調(diào)儀的信號輸出\接收端。
[0007]所述的FBG傳感器采用帶溫補的雙柵鎧裝表面式光纖光柵傳感器。
[0008]所述的分線器固定設(shè)置在道面燈光孔的底面上；光纖光柵解調(diào)儀設(shè)置在飛行區(qū)以外的設(shè)備間內(nèi)。
[0009]本實用新型提供的基于光纖光柵的機場道面豎向應(yīng)變監(jiān)測裝置具有如下優(yōu)點:
[0010]I)施工操作方便，本監(jiān)測裝置結(jié)合機場道面板上既有道面燈光孔實現(xiàn)準(zhǔn)分布布設(shè)，適用于機場已建成跑道，對道面結(jié)構(gòu)整體性影響??；
[0011]2)測點成活率高，F(xiàn)BG傳感器無需預(yù)埋安裝，不受施工過程影響，整個監(jiān)測裝置位于機場道面表面以下，受交通荷載和環(huán)境因素影響小，通過測量飛機輪載引起的道面豎向剪切變形分析道面受力狀態(tài)，結(jié)果可靠穩(wěn)定；
[0012]3)附屬設(shè)施要求低，利用機坪下鋪主光纜進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，光纖長距離傳輸信號衰減小，數(shù)據(jù)穩(wěn)定性好，終端接收設(shè)備可設(shè)置于飛行區(qū)以外，不占用跑道周邊空間，對機場正常運行影響小。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型提供的基于光纖光柵的機場道面豎向應(yīng)變監(jiān)測裝置組裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2為本實用新型提供的基于光纖光柵的機場道面豎向應(yīng)變監(jiān)測裝置在機場道面上布置狀態(tài)示意圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型提供的基于光纖光柵的機場道面豎向應(yīng)變監(jiān)測裝置進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0016]如圖1-圖2所示，本實用新型提供的基于光纖光柵的機場道面豎向應(yīng)變監(jiān)測裝置包括多個FBG傳感器1、分線器2、多根光纖跳線3、鎧裝光纖7、主光纜6和光纖光柵解調(diào)儀5 ;其中，多個FBG傳感器I沿豎向分布設(shè)置在機場道面板8上道面燈光孔9的內(nèi)側(cè)壁上；分線器2的輸出端通過多根光纖跳線3分別與多個FBG傳感器I相連，輸入端與銷裝光纖7連接；鎧裝光纖7連接位于地下的主光纜6 ;主光纜6連接光纖光柵解調(diào)儀5的信號輸出\接收端。
[0017]所述的FBG傳感器I采用帶溫補的雙柵鎧裝表面式光纖光柵傳感器。
[0018]所述的分線器2固定設(shè)置在道面燈光孔9的底面上；光纖光柵解調(diào)儀5設(shè)置在飛行區(qū)以外的設(shè)備間內(nèi)。
[0019]現(xiàn)將本實用新型提供的基于光纖光柵的機場道面豎向應(yīng)變監(jiān)測裝置的安裝和使用過程闡述如下:
[0020]安裝時首先由工作人員將多個FBG傳感器I通過多根光纖跳線3與分線器2的輸出端相連而組成一個單孔測試組，光纖跳線3材料具有較好的耐腐蝕性、抗疲勞性，且彈性范圍較寬；然后打開機場道面板8上道面燈光孔9上端的蓋板4，將多個FBG傳感器I沿豎向分布固定于道面燈光孔9的內(nèi)側(cè)壁上，在此過程中應(yīng)保證各光纖跳線3的轉(zhuǎn)彎處為弧線，避免出現(xiàn)直角和繞環(huán)，從而可減少光信號傳輸損失；可采用膠粘劑進(jìn)行FBG傳感器I的固定，并且膠粘劑應(yīng)該與基體材料粘結(jié)性良好，具有較高的抗剪強度和耐久性，膠粘劑內(nèi)不能出現(xiàn)氣泡，以避免凝固后使光柵產(chǎn)生不均勻變形而影響放射波峰；之后將分線器2的輸入端通過光纖熔接機與鎧裝光纖7連接，并將鎧裝光纖7連接地下主光纜6，然后將分線器2固定設(shè)置在道面燈光孔9的底面上，蓋好蓋板4，由此完成一個本監(jiān)測裝置安裝?？稍跈C場道面板8上的多個道面燈光孔9內(nèi)分別安裝一個本監(jiān)測裝置，在實際使用過程中，F(xiàn)BG傳感器I實時檢測飛機動荷載沖擊而引起的機場道面結(jié)構(gòu)剪切變形，然后經(jīng)光纖跳線3、分線器2、鎧裝光纖7、主光纜6匯集各個監(jiān)測裝置的檢測數(shù)據(jù)，并統(tǒng)一傳輸至光纖光柵解調(diào)儀5的信號輸出\接收端，最后由光纖光柵解調(diào)儀5進(jìn)行結(jié)果記錄和保存，以供工作人員分析使用。
【主權(quán)項】
1.一種基于光纖光柵的機場道面豎向應(yīng)變監(jiān)測裝置，其特征在于:其包括多個FBG傳感器(I)、分線器(2)、多根光纖跳線(3)、鎧裝光纖(7)、主光纜(6)和光纖光柵解調(diào)儀(5);其中，多個FBG傳感器(I)沿豎向分布設(shè)置在機場道面板(8)上道面燈光孔(9)的內(nèi)側(cè)壁上；分線器(2)的輸出端通過多根光纖跳線(3)分別與多個FBG傳感器(I)相連，輸入端與鎧裝光纖(7)連接；鎧裝光纖(7)連接位于地下的主光纜￠);主光纜(6)連接光纖光柵解調(diào)儀(5)的信號輸出\接收端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖光柵的機場道面豎向應(yīng)變監(jiān)測裝置，其特征在于:所述的FBG傳感器(I)采用帶溫補的雙柵鎧裝表面式光纖光柵傳感器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖光柵的機場道面豎向應(yīng)變監(jiān)測裝置，其特征在于:所述的分線器(2)固定設(shè)置在道面燈光孔(9)的底面上；光纖光柵解調(diào)儀(5)設(shè)置在飛行區(qū)以外的設(shè)備間內(nèi)。
【專利摘要】一種基于光纖光柵的機場道面豎向應(yīng)變監(jiān)測裝置。其包括多個FBG傳感器、分線器、多根光纖跳線、鎧裝光纖、主光纜和光纖光柵解調(diào)儀；多個FBG傳感器沿豎向分布設(shè)置在機場道面板上道面燈光孔的內(nèi)側(cè)壁上；分線器的輸出端通過多根光纖跳線分別與多個FBG傳感器相連，輸入端與鎧裝光纖連接；鎧裝光纖連接位于地下的主光纜；主光纜連接光纖光柵解調(diào)儀的信號輸出\接收端。本實用新型優(yōu)點：施工操作方便，對道面結(jié)構(gòu)整體性影響?。粶y點成活率高，F(xiàn)BG傳感器無需預(yù)埋安裝，不受施工過程影響，整個監(jiān)測裝置位于機場道面表面以下，受交通荷載和環(huán)境因素影響小，通過測量飛機輪載引起的道面豎向剪切變形分析道面受力狀態(tài)，結(jié)果可靠；附屬設(shè)施要求低。
【IPC分類】G01B11/16
【公開號】CN204666103
【申請?zhí)枴緾N201520401133
【發(fā)明人】蔡靖, 李岳, 都志強, 葉笠, 宗一鳴, 毛靈杰
【申請人】中國民航大學(xué)
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年6月11日