一種傳感光纖溫敏補(bǔ)償封裝裝置及運(yùn)行方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種傳感光纖溫敏補(bǔ)償封裝裝置及運(yùn)行方法，該裝置包括載纖導(dǎo)連模塊和溫敏補(bǔ)償模塊，所述載纖導(dǎo)連模塊中穿過(guò)第一傳感光纖、第二傳感光纖和第三傳感光纖，載纖導(dǎo)連模塊上設(shè)有固定第一傳感光纖和第三傳感光纖的內(nèi)置固纖模塊，第一傳感光纖和第三傳感光纖通過(guò)內(nèi)置固纖模塊固定后與第二傳感光纖平行布置；所述第一傳感光纖和第三傳感光纖位于圓弧形殼體的上表面，第二傳感光纖穿過(guò)溫度補(bǔ)償裝置后固定在另一個(gè)載纖導(dǎo)連模塊上。本發(fā)明可從監(jiān)測(cè)層面上去除溫度干擾影響、可較為真實(shí)地反映待測(cè)結(jié)構(gòu)體內(nèi)部應(yīng)力應(yīng)變性態(tài)的新型的監(jiān)測(cè)裝置，為真實(shí)監(jiān)測(cè)實(shí)際工程的應(yīng)力應(yīng)變性態(tài)提供了重要的保障。
【專利說(shuō)明】
一種傳感光纖溫敏補(bǔ)償封裝裝置及運(yùn)行方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種傳感光纖溫敏補(bǔ)償封裝裝置及運(yùn)行方法，屬于涉水工程、土木工程等安全健康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]20世紀(jì)60年代，由于激光和光纖的發(fā)明，光纖技術(shù)取得了舉世矚目的成功，在光通信技術(shù)的推動(dòng)下，各種光纖、器件、元件、儀器和機(jī)械設(shè)別等相關(guān)器件的研究與開(kāi)發(fā)取得了巨大的進(jìn)步，隨著光纖應(yīng)用研究不斷地深入和傳感技術(shù)不斷地發(fā)展，光纖已經(jīng)成為了一種不僅僅可以以高速率和大容量傳送傳感器獲取的信息，并且其本身就可以做為傳感元件，與傳統(tǒng)的傳感元件相比，光纖傳感技術(shù)具有抗電磁干擾、抗化學(xué)腐蝕、抗輻射性能好、且本身不帶電、體積小、質(zhì)量輕、容易彎曲等優(yōu)勢(shì)。
[0003]自從1989年蒙德茲等首先將光纖傳感器埋入混凝土結(jié)構(gòu)體中進(jìn)行結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)以來(lái)，各國(guó)學(xué)者進(jìn)一步推動(dòng)了該技術(shù)在土木、水利工程中的應(yīng)用，現(xiàn)在光纖傳感技術(shù)已經(jīng)在監(jiān)控復(fù)合材料固化、結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)、損傷監(jiān)測(cè)、識(shí)別及評(píng)估方面取得了一些成果，對(duì)于點(diǎn)式的光纖傳感技術(shù)而言，其監(jiān)測(cè)精度高，但是并沒(méi)有脫離最為傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)儀器的弊端，因此，分布式傳感光纖技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，但是不管是點(diǎn)式光纖傳感監(jiān)測(cè)技術(shù)還是分布式傳感光纖監(jiān)測(cè)技術(shù)，在實(shí)際工作環(huán)境下單純獲取結(jié)構(gòu)體的應(yīng)力應(yīng)變數(shù)值時(shí)，都逃脫不了結(jié)構(gòu)體外界與內(nèi)部溫度的影響，當(dāng)前很多溫度補(bǔ)償?shù)姆椒O為粗簡(jiǎn)、且極不準(zhǔn)確，在很多地方溫度的影響卻極為明顯，因此，研制一種可實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)膫鞲泄饫w封裝裝置顯得極為重要。
[0004]對(duì)于待測(cè)結(jié)構(gòu)體而言，外界多復(fù)雜因素的干擾導(dǎo)致待測(cè)結(jié)構(gòu)體表征出多種復(fù)雜的外部特征，且該外部信息為待測(cè)結(jié)構(gòu)體內(nèi)部信息的柔和體，根據(jù)所提取出來(lái)的外部信息，即使使用了很多先進(jìn)的數(shù)據(jù)優(yōu)化算法，但是對(duì)于內(nèi)嵌在結(jié)構(gòu)體內(nèi)反映結(jié)構(gòu)體各種信息也無(wú)法真實(shí)地進(jìn)行分離與辨識(shí)，這就需要從監(jiān)測(cè)裝置出發(fā)，研究一種可以去除某些干擾因素的監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種傳感光纖溫敏補(bǔ)償封裝裝置及運(yùn)行方法，可從監(jiān)測(cè)層面上去除溫度干擾影響、可較為真實(shí)地反映待測(cè)結(jié)構(gòu)體內(nèi)部應(yīng)力應(yīng)變性態(tài)的新型的監(jiān)測(cè)裝置，基于傳感光纖的多種布設(shè)形式與方法，其最大程度地實(shí)現(xiàn)了多層級(jí)的互校正，為真實(shí)監(jiān)測(cè)實(shí)際工程的應(yīng)力應(yīng)變性態(tài)提供了重要的保障。
[0006]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的一種傳感光纖溫敏補(bǔ)償封裝裝置，包括載纖導(dǎo)連模塊和溫敏補(bǔ)償模塊，所述載纖導(dǎo)連模塊中穿過(guò)第一傳感光纖、第二傳感光纖和第三傳感光纖，載纖導(dǎo)連模塊上設(shè)有固定第一傳感光纖和第三傳感光纖的內(nèi)置固纖模塊，第一傳感光纖和第三傳感光纖通過(guò)內(nèi)置固纖模塊固定后與第二傳感光纖平行布置;所述第一傳感光纖和第三傳感光纖位于圓弧形殼體的上表面，第二傳感光纖穿過(guò)溫度補(bǔ)償裝置后固定在另一個(gè)載纖導(dǎo)連模塊上，第一傳感光纖和第三傳感光纖通過(guò)另一對(duì)內(nèi)置固纖模塊固定在載纖導(dǎo)連模塊上。
[0007]作為優(yōu)選，所述載纖導(dǎo)連模塊包括光纖容載臺(tái)、上容纖槽、中容纖槽、下容纖槽、過(guò)渡載臺(tái)段、上楔形載臺(tái)段、下楔形載臺(tái)段，其中，上容纖槽、中容纖槽、下容纖槽從上到下依次布設(shè)于光纖容載臺(tái)中，第一傳感光纖、第二傳感光纖和第三傳感光纖依次固定在上容纖槽、中容纖槽、下容纖槽中，光纖容載臺(tái)通過(guò)過(guò)渡載臺(tái)段與上楔形載臺(tái)段、下楔形載臺(tái)段連接。
[0008]作為優(yōu)選，所述內(nèi)置固纖模塊包括上弧端緊固體、下弧端緊固體、鎖纖螺紋柱、上橫向螺紋控柱、下橫向螺紋控柱、凸臺(tái)和一對(duì)滑塊，所述凸臺(tái)位于上楔形載臺(tái)段和下楔形載臺(tái)段上，凸臺(tái)與上橫向螺紋控柱和下橫向螺紋控柱活動(dòng)連接，所述上橫向螺紋控柱和下橫向螺紋控柱分別與一對(duì)滑塊螺紋連接，所述鎖纖螺紋柱與其中一個(gè)滑塊螺紋連接，所述下弧端緊固體與另一個(gè)滑塊固定連接。
[0009]作為優(yōu)選，所述圓弧形殼體包含三層，最外面一層為特種復(fù)合材料層，中間層為金屬隔槽層，最里層為內(nèi)層復(fù)合材料層。
[0010]作為優(yōu)選，所述溫度補(bǔ)償裝置包含一對(duì)弧復(fù)合材料體構(gòu)成的橢球體，兩個(gè)橢球體位于圓弧形殼體的兩端，橢球體內(nèi)設(shè)有第二傳感光纖通過(guò)的第一通纖管，在兩個(gè)橢球體之間設(shè)有復(fù)合材料制成的葫蘆狀的葫蘆體，葫蘆體內(nèi)設(shè)有第二通纖管，第二傳感光纖依次穿過(guò)第一通纖管、第二通纖管和另一個(gè)第一通纖管，橢球體和葫蘆體均通過(guò)內(nèi)支撐柱支撐在圓弧形殼體內(nèi)。
[0011]作為優(yōu)選，所述特種復(fù)合材料層與經(jīng)過(guò)該材料的第一傳感光纖，它們的熱膨脹系數(shù)之差與第一傳感光纖應(yīng)變值的乘積，等于該光纖的溫度系數(shù);特種復(fù)合材料層與經(jīng)過(guò)該材料的第三傳感光纖，它們的熱膨脹系數(shù)之差與該光纖應(yīng)變值的乘積，等于第三傳感光纖的溫度系數(shù)。
[0012]作為優(yōu)選，所述橢球體和葫蘆體的復(fù)合熱膨脹系數(shù)與通過(guò)對(duì)應(yīng)段的第二傳感光纖的熱膨脹系數(shù)之差，與該對(duì)應(yīng)段的第二傳感光纖應(yīng)變值的乘積，等于該對(duì)應(yīng)段的第二傳感光纖的溫度系數(shù)值。
[0013]—種上述的傳感光纖溫敏補(bǔ)償封裝裝置的運(yùn)行方法，包括以下步驟:
[0014]第一步，配備三根待監(jiān)測(cè)用的傳感光纖作為第一傳感光纖、第二傳感光纖和第三傳感光纖，制作圓弧形殼體，配備特種復(fù)合材料、內(nèi)層復(fù)合材料、上半弧復(fù)合材料體、下半弧復(fù)合材料體，且要求特種復(fù)合材料層與通過(guò)這些材料的相應(yīng)第一傳感光纖和第三傳感光纖，它們的熱膨脹系數(shù)之差與對(duì)應(yīng)段第一傳感光纖和第三傳感光纖的應(yīng)變值乘積，等于該對(duì)應(yīng)段第一傳感光纖和第三傳感光纖各自的溫度系數(shù);橢球體和葫蘆體它們的復(fù)合熱膨脹系數(shù)與通過(guò)對(duì)應(yīng)段的第二傳感光纖的熱膨脹系數(shù)之差，與該對(duì)應(yīng)段的第二傳感光纖應(yīng)變值的乘積，等于該對(duì)應(yīng)段的第二傳感光纖的溫度系數(shù)值；
[0015]第二步，將第一傳感光纖、第二傳感光纖和第三傳感光纖分別通過(guò)傳感光纖溫敏補(bǔ)償封裝裝置初始端處光纖容載臺(tái)上的上容纖槽、中容纖槽、下容纖槽中，并且在上容纖槽、中容纖槽、下容纖槽中分別注入膠水，將穿入傳感光纖溫敏補(bǔ)償封裝裝置的三根傳感光纖的初始端處進(jìn)行固定，后將第一傳感光纖和第三傳感光纖以一定的弧度過(guò)渡到過(guò)渡載臺(tái)段，將第二傳感光纖水平拉直到第一通纖管和第二通纖管中，并且對(duì)第一通纖管和第二通纖管進(jìn)行封裝；
[0016]第三步，將第一傳感光纖以與水平面夾角為60°的角度將第一傳感光纖過(guò)渡到凸臺(tái)中，且在凸臺(tái)中注入膠水將第一傳感光纖進(jìn)行再次固定，分布在首尾兩端的鎖纖螺紋柱帶動(dòng)上弧端緊固體的運(yùn)動(dòng)，將第一傳感光纖進(jìn)行預(yù)拉應(yīng)力的伸長(zhǎng)固定，并且在圓弧形殼體中注入膠水將第一傳感光纖布設(shè)到與其接觸的特種復(fù)合材料層中；
[0017]第四步，重復(fù)第二步的操作，對(duì)第三傳感光纖進(jìn)行同樣的布設(shè)，并將第一傳感光纖、第二傳感光纖和第三傳感光纖通過(guò)傳感光纖溫敏補(bǔ)償封裝裝置的末端處光纖容載臺(tái)上的上容纖槽、中容纖槽、下容纖槽處，且向上容纖槽、中容纖槽、下容纖槽注入膠水，進(jìn)而完成傳感光纖溫度不敏感化操作；
[0018]第五步，為了更加精確去除溫度的干擾，將經(jīng)過(guò)特種復(fù)合材料層處理過(guò)的第一傳感光纖和第三傳感光纖應(yīng)變值取平均數(shù)，作為第一次獲取的較為準(zhǔn)確的傳感光纖應(yīng)變數(shù)值，后用第二傳感光纖的應(yīng)變值來(lái)校正第一傳感光纖和第三傳感光纖應(yīng)變值的平均數(shù)，作為最終的去溫度影響的傳感光纖監(jiān)測(cè)的應(yīng)變數(shù)值。
[0019]在本發(fā)明中，橢球體由上半弧復(fù)合材料體和下半弧復(fù)合材料體組成，葫蘆體由左弧復(fù)合材料體和右弧復(fù)合材料體構(gòu)成，上半弧復(fù)合材料體和下半弧復(fù)合材料體以及左弧復(fù)合材料體和右弧復(fù)合材料體都處于內(nèi)層復(fù)合材料和內(nèi)撐柱之間的空腔中。
[0020]有益效果:本發(fā)明的傳感光纖溫敏補(bǔ)償封裝裝置，通過(guò)載纖導(dǎo)連模塊、內(nèi)置固纖模塊、溫敏補(bǔ)償模塊的組裝，并采用多層級(jí)的復(fù)合材料體結(jié)構(gòu)形式，為溫度補(bǔ)償提供了基礎(chǔ)，采用三通道同步互校正的方法最大化地實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)結(jié)果的高精度性，通過(guò)內(nèi)置固纖模塊和載纖導(dǎo)連模塊實(shí)現(xiàn)了多位置處?kù)`活布設(shè)與測(cè)試，其靈活性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、使用便捷，在實(shí)際工程現(xiàn)場(chǎng)與室內(nèi)外試驗(yàn)中都具有較好的應(yīng)用潛力。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖；
[0022]圖2為1-1截面的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3為2-2截面的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4為3-3截面的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖5為圖1中上弧端緊固體的細(xì)部結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]如圖1至圖5所示，本發(fā)明的一種傳感光纖溫敏補(bǔ)償封裝裝置，包括載纖導(dǎo)連模塊、內(nèi)置固纖模塊、溫敏補(bǔ)償模塊。載纖導(dǎo)連模塊包括長(zhǎng)20cm、寬10cm、高5cm的光纖容載臺(tái)100、開(kāi)槽深度為2cm的上容纖槽104、開(kāi)槽深度為2cm的中容纖槽105、開(kāi)槽深度為2cm的下容纖槽106、長(zhǎng)10cm、寬5cm、高3cm的過(guò)渡載臺(tái)段107、與水平方向夾角為60°的上楔形載臺(tái)段108和下楔形載臺(tái)段109，其中，上容纖槽104、中容纖槽105、下容纖槽106從上到下依次布設(shè)于光纖容載臺(tái)100中，光纖容載臺(tái)100通過(guò)過(guò)渡載臺(tái)段107與上楔形載臺(tái)段108、下楔形載臺(tái)段109連接，向上容纖槽104、中容纖槽105和下容纖槽106中灌注518瞬間膠將G.652D型號(hào)的第一傳感光纖101、G.652D型號(hào)的第二傳感光纖102和G.652D型號(hào)的第三傳感光纖103固定在光纖容載臺(tái)100中，第一傳感光纖101與第三傳感光纖103分別通過(guò)與水平面夾角為60°的上楔形載臺(tái)段108與下楔形載臺(tái)段109。
[0027]內(nèi)置固纖模塊包括厚度2cm的上弧端緊固體112、厚度2cm的下弧端緊固體118、直徑lcm、長(zhǎng)度4cm的鎖纖螺紋柱113、長(zhǎng)度5cm、直徑Icm的上橫向螺紋控柱114、長(zhǎng)度5cm、直徑I cm的下橫向螺紋控柱115、凸臺(tái)110和一對(duì)滑塊111，所述凸臺(tái)110位于上楔形載臺(tái)段108和下楔形載臺(tái)段109上，凸臺(tái)110與上橫向螺紋控柱114和下橫向螺紋控柱115活動(dòng)連接，上橫向螺紋控柱114和下橫向螺紋控柱115在凸臺(tái)110上只能轉(zhuǎn)動(dòng)不能移動(dòng)，所述上橫向螺紋控柱114和下橫向螺紋控柱115分別與一對(duì)滑塊111螺紋連接，所述鎖纖螺紋柱113與其中一個(gè)滑塊111螺紋連接，所述下弧端緊固體118與另一個(gè)滑塊111固定連接。通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)上橫向螺紋控柱114和下橫向螺紋控柱115帶動(dòng)滑塊111左右移動(dòng)，擰動(dòng)鎖纖螺紋柱113帶動(dòng)鎖纖螺紋柱113上下移動(dòng)，從而帶動(dòng)上弧端緊固體112移動(dòng)通過(guò)與下弧端緊固體118配合鎖緊第一傳感光纖101與第三傳感光纖103。
[0028]溫敏補(bǔ)償模塊包括長(zhǎng)度40cm、高度4cm、外直徑為15cm的圓弧形殼體116、特種復(fù)合材料層117、內(nèi)層復(fù)合材料層127、金屬隔槽層128、長(zhǎng)度40cm、上半弧復(fù)合材料體129、下半弧復(fù)合材料體121、直徑2cm、長(zhǎng)度15cm的第一通纖管122、左弧復(fù)合材料123、右弧復(fù)合材料130、直徑2cm、長(zhǎng)度25cm的第二通纖管124、長(zhǎng)度20cm的內(nèi)撐柱131，其中圓弧形殼體116內(nèi)配置有特種性能樹脂基復(fù)合材料的特種復(fù)合材料層117，特種性能樹脂基復(fù)合材料的特種復(fù)合材料層117緊鄰鉻材質(zhì)的金屬隔槽層128，金屬隔槽層128的內(nèi)側(cè)緊鄰特種性能樹脂基復(fù)合材料的內(nèi)層復(fù)合材料層127，內(nèi)層復(fù)合材料層127通過(guò)內(nèi)撐柱131與特種性能樹脂基復(fù)合材料的上半弧復(fù)合材料體129和特種性能樹脂基復(fù)合材料的下半弧復(fù)合材料體121連接，上半弧復(fù)合材料體129和下半弧復(fù)合材料體121組成橢球體，直徑2cm、長(zhǎng)度15cm的第一通纖管122處于上半弧復(fù)合材料體129和下半弧復(fù)合材料體121的中間位置處，特種性能樹脂基復(fù)合材料的左弧復(fù)合材料123和特種性能樹脂基復(fù)合材料的右弧復(fù)合材料130中間為直徑2cm、長(zhǎng)度25cm的第二通纖管124，左弧復(fù)合材料123和右弧復(fù)合材料130組成了葫蘆體，特種性能樹脂基復(fù)合材料的特種復(fù)合材料層117和與經(jīng)過(guò)特種復(fù)合材料層117對(duì)應(yīng)的G.652D型號(hào)第一傳感光纖101、G.652D型號(hào)第三傳感光纖103的熱膨脹系數(shù)之差與該對(duì)應(yīng)段第一傳感光纖101和第三傳感光纖103的應(yīng)變值乘積等于該對(duì)應(yīng)段第一傳感光纖101和第三傳感光纖103的溫度系數(shù)。
[0029]內(nèi)置固纖模塊一共配置有四個(gè)，分別位于傳感光纖溫敏補(bǔ)償封裝裝置初始端處，通過(guò)四個(gè)內(nèi)置固纖模塊可以調(diào)制固定G.652D型號(hào)的第一傳感光纖101、G.652D型號(hào)的第三傳感光纖103的位置，將對(duì)布設(shè)的第一傳感光纖101和第三傳感光纖103施加一定的預(yù)拉應(yīng)力，鉻材質(zhì)的金屬隔槽層128將特種性能樹脂基復(fù)合材料的特種復(fù)合材料層117與特種性能樹脂基復(fù)合材料的內(nèi)層復(fù)合材料層127隔離分開(kāi)，將內(nèi)層復(fù)合材料層127以內(nèi)的部分形成一個(gè)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)體，第二傳感光纖102首先通過(guò)上半弧復(fù)合材料體129和下半弧復(fù)合材料體121，后再通過(guò)左弧復(fù)合材料體123和右弧復(fù)合材料體130，上半弧復(fù)合材料體129和下半弧復(fù)合材料體121以及左弧復(fù)合材料體123和右弧復(fù)合材料體130都處于內(nèi)層復(fù)合材料層127和內(nèi)撐柱131之間的空腔中，且上半弧復(fù)合材料體129和下半弧復(fù)合材料體121、左弧復(fù)合材料體123和右弧復(fù)合材料體130和內(nèi)層復(fù)合材料層127之間的復(fù)合熱膨脹系數(shù)與通過(guò)該對(duì)應(yīng)段的第二傳感光纖102的熱膨脹系數(shù)的插值與該對(duì)應(yīng)段的第二傳感光纖102應(yīng)變值的乘積等于該對(duì)應(yīng)段的第二傳感光纖102的溫度系數(shù)值。
[0030]一種傳感光纖溫敏補(bǔ)償封裝裝置的運(yùn)行方法的運(yùn)行方法，包括以下步驟:[0031 ] (I)構(gòu)建及配備傳感光纖及裝配各模塊
[0032]在需要去溫度干擾的傳感光纖段確定具體的監(jiān)測(cè)范圍及確定傳感光纖溫敏補(bǔ)償封裝裝置的個(gè)數(shù)，根據(jù)本次所選定的待測(cè)水工混凝土結(jié)構(gòu)體中，由于所處的溫度范圍值基本相似，以及根據(jù)監(jiān)測(cè)的長(zhǎng)度為1000m，且根據(jù)實(shí)際工程需要，確定5處需要布設(shè)的區(qū)域，每處的長(zhǎng)度為2m，為更好地闡述具體的細(xì)節(jié)化的運(yùn)行方法，僅對(duì)其中一處進(jìn)行詳細(xì)論述，其他處與本處方法一致，并且依據(jù)從左到右，從上到下的原則將傳感光纖溫敏補(bǔ)償封裝裝置進(jìn)行裝配；
[0033](2)引導(dǎo)及固定各不同位置處的第一傳感光纖
[0034]將G.652D型號(hào)的第一傳感光纖101分別通過(guò)上容纖槽104、過(guò)渡載臺(tái)段107、凸臺(tái)110、下弧端緊固體118、圓弧形殼體116，且通過(guò)對(duì)上容纖槽104和凸臺(tái)110進(jìn)行注膠，進(jìn)行初始端固定，后通過(guò)調(diào)整下橫向螺紋控柱115和上橫向螺紋控柱114將上弧端緊固體112和下弧端緊固體118移動(dòng)到靠近凸臺(tái)110處，轉(zhuǎn)動(dòng)鎖纖螺紋柱113對(duì)上弧端緊固體112進(jìn)行預(yù)拉應(yīng)力的設(shè)置；
[0035](3)引導(dǎo)及固定各不同位置處的第二傳感光纖和第三傳感光纖
[0036]按照第二步的步驟形式，將第三傳感光纖103以同樣的操作方法布設(shè)到過(guò)渡載臺(tái)段107、下楔形載臺(tái)段109處，對(duì)于第二傳感光纖102，主要是將其引至第一通纖管122和第二通纖管124中，并且對(duì)第一通纖管122和第二通纖管124進(jìn)行封裝；
[0037](4)完成去溫度干擾后的監(jiān)測(cè)數(shù)值獲取
[0038]由于所設(shè)置的特種復(fù)合材料層117、內(nèi)層復(fù)合材料層127、上半弧復(fù)合材料體129、下半弧復(fù)合材料體121、左弧復(fù)合材料123、右弧復(fù)合材料130為具有特殊熱膨脹系數(shù)的材料，通過(guò)構(gòu)建了一系列多平行布設(shè)的傳感光纖與不同材料之間的材料參數(shù)的差別，即可以消除溫度的影響，又根據(jù)多級(jí)校準(zhǔn)，通過(guò)使用第二傳感光纖的應(yīng)變值來(lái)校正第一傳感光纖和第三傳感光纖應(yīng)變值的平均值，進(jìn)而確立最可靠的無(wú)溫度干擾的傳感光纖監(jiān)測(cè)應(yīng)變的數(shù)值。
[0039]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種傳感光纖溫敏補(bǔ)償封裝裝置，其特征在于:包括載纖導(dǎo)連模塊和溫敏補(bǔ)償模塊，所述載纖導(dǎo)連模塊中穿過(guò)第一傳感光纖、第二傳感光纖和第三傳感光纖，載纖導(dǎo)連模塊上設(shè)有固定第一傳感光纖和第三傳感光纖的內(nèi)置固纖模塊，第一傳感光纖和第三傳感光纖通過(guò)內(nèi)置固纖模塊固定后與第二傳感光纖平行布置;所述第一傳感光纖和第三傳感光纖位于圓弧形殼體的上表面，第二傳感光纖穿過(guò)溫度補(bǔ)償裝置后固定在另一個(gè)載纖導(dǎo)連模塊上，第一傳感光纖和第三傳感光纖通過(guò)另一對(duì)內(nèi)置固纖模塊固定在載纖導(dǎo)連模塊上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感光纖溫敏補(bǔ)償封裝裝置，其特征在于:所述載纖導(dǎo)連模塊包括光纖容載臺(tái)、上容纖槽、中容纖槽、下容纖槽、過(guò)渡載臺(tái)段、上楔形載臺(tái)段、下楔形載臺(tái)段，其中，上容纖槽、中容纖槽、下容纖槽從上到下依次布設(shè)于光纖容載臺(tái)中，第一傳感光纖、第二傳感光纖和第三傳感光纖依次固定在上容纖槽、中容纖槽、下容纖槽中，光纖容載臺(tái)通過(guò)過(guò)渡載臺(tái)段與上楔形載臺(tái)段、下楔形載臺(tái)段連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳感光纖溫敏補(bǔ)償封裝裝置，其特征在于:所述內(nèi)置固纖模塊包括上弧端緊固體、下弧端緊固體、鎖纖螺紋柱、上橫向螺紋控柱、下橫向螺紋控柱、凸臺(tái)和一對(duì)滑塊，所述凸臺(tái)位于上楔形載臺(tái)段和下楔形載臺(tái)段上，凸臺(tái)與上橫向螺紋控柱和下橫向螺紋控柱活動(dòng)連接，所述上橫向螺紋控柱和下橫向螺紋控柱分別與一對(duì)滑塊螺紋連接，所述鎖纖螺紋柱與其中一個(gè)滑塊螺紋連接，所述下弧端緊固體與另一個(gè)滑塊固定連接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的傳感光纖溫敏補(bǔ)償封裝裝置，其特征在于:所述圓弧形殼體包含三層，最外面一層為特種復(fù)合材料層，中間層為金屬隔槽層，最里層為內(nèi)層復(fù)合材料層。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的傳感光纖溫敏補(bǔ)償封裝裝置，其特征在于:所述溫度補(bǔ)償裝置包含一對(duì)弧復(fù)合材料體構(gòu)成的橢球體，兩個(gè)橢球體位于圓弧形殼體的兩端，橢球體內(nèi)設(shè)有第二傳感光纖通過(guò)的第一通纖管，在兩個(gè)橢球體之間設(shè)有復(fù)合材料制成的葫蘆狀的葫蘆體，葫蘆體內(nèi)設(shè)有第二通纖管，第二傳感光纖依次穿過(guò)第一通纖管、第二通纖管和另一個(gè)第一通纖管，橢球體和葫蘆體均通過(guò)內(nèi)支撐柱支撐在圓弧形殼體內(nèi)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的傳感光纖溫敏補(bǔ)償封裝裝置，其特征在于:所述特種復(fù)合材料層與經(jīng)過(guò)該材料的第一傳感光纖，它們的熱膨脹系數(shù)之差與第一傳感光纖應(yīng)變值的乘積，等于該光纖的溫度系數(shù);特種復(fù)合材料層與經(jīng)過(guò)該材料的第三傳感光纖，它們的熱膨脹系數(shù)之差與該光纖應(yīng)變值的乘積，等于第三傳感光纖的溫度系數(shù)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的傳感光纖溫敏補(bǔ)償封裝裝置，其特征在于:所述橢球體和葫蘆體的復(fù)合熱膨脹系數(shù)與通過(guò)對(duì)應(yīng)段的第二傳感光纖的熱膨脹系數(shù)之差，與該對(duì)應(yīng)段的第二傳感光纖應(yīng)變值的乘積，等于該對(duì)應(yīng)段的第二傳感光纖的溫度系數(shù)值。8.一種如權(quán)利要求7所述的傳感光纖溫敏補(bǔ)償封裝裝置的運(yùn)行方法，其特征在于，包括以下步驟: 第一步，配備三根待監(jiān)測(cè)用的傳感光纖作為第一傳感光纖、第二傳感光纖和第三傳感光纖，制作圓弧形殼體，配備特種復(fù)合材料和橢球體，且要求特種復(fù)合材料層與通過(guò)這些材料的相應(yīng)第一傳感光纖和第三傳感光纖，它們的熱膨脹系數(shù)之差與對(duì)應(yīng)段第一傳感光纖和第三傳感光纖的應(yīng)變值乘積，等于該對(duì)應(yīng)段第一傳感光纖和第三傳感光纖各自的溫度系數(shù);橢球體和葫蘆體它們的復(fù)合熱膨脹系數(shù)與通過(guò)對(duì)應(yīng)段的第二傳感光纖的熱膨脹系數(shù)之差，與該對(duì)應(yīng)段的第二傳感光纖應(yīng)變值的乘積，等于該對(duì)應(yīng)段的第二傳感光纖的溫度系數(shù)值； 第二步，將第一傳感光纖、第二傳感光纖和第三傳感光纖分別通過(guò)傳感光纖溫敏補(bǔ)償封裝裝置初始端處光纖容載臺(tái)上的上容纖槽、中容纖槽、下容纖槽中，并且在上容纖槽、中容纖槽、下容纖槽中分別注入膠水，將穿入傳感光纖溫敏補(bǔ)償封裝裝置的三根傳感光纖的初始端處進(jìn)行固定，后將第一傳感光纖和第三傳感光纖以一定的弧度過(guò)渡到過(guò)渡載臺(tái)段，將第二傳感光纖水平拉直到第一通纖管和第二通纖管中，并且對(duì)第一通纖管和第二通纖管進(jìn)行封裝； 第三步，將第一傳感光纖以與水平面夾角為60°的角度將第一傳感光纖過(guò)渡到凸臺(tái)中，且在凸臺(tái)中注入膠水將第一傳感光纖進(jìn)行再次固定，分布在首尾兩端的鎖纖螺紋柱帶動(dòng)上弧端緊固體的運(yùn)動(dòng)，將第一傳感光纖進(jìn)行預(yù)拉應(yīng)力的伸長(zhǎng)固定，并且在圓弧形殼體中注入膠水將第一傳感光纖布設(shè)到與其接觸的特種復(fù)合材料層中； 第四步，重復(fù)第二步的操作，對(duì)第三傳感光纖進(jìn)行同樣的布設(shè)，并將第一傳感光纖、第二傳感光纖和第三傳感光纖通過(guò)傳感光纖溫敏補(bǔ)償封裝裝置的末端處光纖容載臺(tái)上的上容纖槽、中容纖槽、下容纖槽處，且向上容纖槽、中容纖槽、下容纖槽注入膠水，進(jìn)而完成傳感光纖溫度不敏感化操作； 第五步，為了更加精確去除溫度的干擾，將經(jīng)過(guò)特種復(fù)合材料層處理過(guò)的第一傳感光纖和第三傳感光纖應(yīng)變值取平均數(shù)，作為第一次獲取的較為準(zhǔn)確的傳感光纖應(yīng)變數(shù)值，后用第二傳感光纖的應(yīng)變值來(lái)校正第一傳感光纖和第三傳感光纖應(yīng)變值的平均數(shù)，作為最終的去溫度影響的傳感光纖監(jiān)測(cè)的應(yīng)變數(shù)值。
【文檔編號(hào)】G01L1/24GK106092393SQ201610459246
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月22日
【發(fā)明人】蘇懷智, 楊孟, 任杰
【申請(qǐng)人】河海大學(xué)