[发明专利]用于监测钢结构应变的分布式传感光纤的安装方法

说明书

技术领域

本发明涉及土木工程健康监测领域，具体讲是一种用于监测钢结构应变的分布式传感光纤的安装方法。

背景技术

土木工程中的钢结构，如桥梁、人行天桥、铁轨、输油管道等在服役期间，由于环境荷载作用、材料性能劣化等不利因素，不可避免的出现承载力下降、变形超限等损伤等一系列问题，故需要对土木工程中的钢结构进行应变监测。

土木工程中的钢结构具有损伤应变位置不确定的特点，同时所处的环境条件复杂，故现有技术对钢结构应变的监测方式如采用电阻应变片监测或采用钢弦应变计监测都存在缺陷和不足，如易受到时间和温度的影响，长期使用无法保障其准确性，而且现有技术监测手段基本是进行的一个点一个点的监测，无法从面上实现全面覆盖监测。

而基于布里渊频移的分布式光纤传感技术是属于目前国际上的最前沿的尖端技术，当光纤沿线发生应变或温度变化时，布里渊频率会发生漂移并在与光纤连接的仪器显示出来。而布里渊频率的漂移量即布里渊频移与光纤的温度变化和应变呈良好的线性关系，故通过监测布里渊频移就能得到光纤沿线温度变化和应变的分布信息。它与传统技术相比，能长期、耐久、全面的监测钢结构的应变，以判断钢结构的健康状况。

然而将分布式传感光纤应用到钢结构监测领域，存在一个关键和技术难题，即如何快速、全面、准确的将传感光纤安装在钢结构上。现有技术均是采用在钢结构表面涂覆粘结剂固定传感光纤，但该布设方法施工复杂、布设速度慢、周期长、拆卸不方便；更重要的是，钢结构的损伤应变位置不确定，该布设方式只能监测到整根光纤布设区域的应变大小，而损伤应变发生的具体位置却无法测得；而且，测量应变的过程还会受到温差的干扰，应变测量结果不准确。

发明内容

本发明要解决的一个技术问题是，提供一种能快速、全面、准确的用于监测钢结构应变的分布式传感光纤的安装方法。  

本发明的一种技术解决方案是，提供一种用于监测钢结构应变的分布式传感光纤的安装方法，其步骤如下：

a、用一根传感光纤在第一圆柄磁铁的圆周面缠绕多圈形成温度补偿线圈，将传感光纤的温度补偿线圈的引出端穿过第一矫正套管；

b、在第一圆柄磁铁的温度补偿线圈外浇注环氧树脂层，使得温度补偿线圈及第一矫正套管被环氧树脂层粘紧裹牢，形成第一磁性粘结端；

c、将从第一矫正套管引出的传感光纤穿过第二矫正套管，并在第二圆柄磁铁的圆周面缠绕多圈形成温度补偿线圈；

d、在第二圆柄磁铁的温度补偿线圈外浇注环氧树脂层，使得温度补偿线圈及第二矫正套管被环氧树脂层粘紧裹牢，形成第二磁性粘结端，此时，两个磁性粘结端之间的传感光纤段形成应变监测光纤段，而第一磁性粘结端的引入段光纤成为前段信号传输光纤段，第二磁性粘结端的引出段光纤成为后段信号传输光纤段，且两个磁性粘结端、应变监测光纤段、前段信号传输光纤段和后段信号传输光纤段构成一个光纤分布单体；

e、n次重复步骤a~d，制作出n个光纤分布单体；

f、根据需要，利用光纤熔接机将每个光纤分布单体的前段信号传输光纤段与前一个光纤分布单体的后段信号传输光纤段熔接，使得多个光纤分布单体依次串联，并在最前面一个光纤分布单体的前段信号传输光纤段前端和最后面的一个光纤分布单体的后段信号传输光纤段后端分别熔接一个光纤接头；

g、将一个光纤分布单体的第一磁性粘结端吸附固定在待监测的钢结构上，并在该光纤分布单体的第一磁性粘结端与第二磁性粘结端之间固定一个测力计，人工张拉第二磁性粘结端使得测力计显示的力的大小为一个固定值，再将第二磁性粘结端与待检测的钢结构吸附固定；

h、将该光纤分布单体的应变监测光纤段用保护套管套合保护；

i；n次重复步骤g~h，使得全部光纤分布单体固定在待监测的钢结构上，且使得每一个光纤分布单体的应变监测光纤段被保护套管套合保护；

j、将串联的多个光纤分布单体的两个光纤接头与测试仪器连接。