[实用新型]一种内定点式超弱光纤光栅应变光缆

说明书

一种内定点式超弱光纤光栅应变光缆，包括位于中心的、内部刻有多个超弱布拉格光栅传感单元的超弱光纤光栅阵列；所述超弱光纤光栅阵列螺旋套接有金属螺旋铠，所述超弱光纤光栅阵列与所述金属螺旋铠内壁之间注入有粘接剂，固化形成粘接点；沿金属螺旋铠轴向交叉编织的金属网；紧密包覆在金属螺旋铠和所述金属网外围的护套；在超弱布拉格光栅传感单元对应位置的护套上涂覆有传感器标记。本实用新型通过预先在选定点上对光栅阵列和金属螺旋铠进行内部粘接，再加工成线性的光缆，利用金属螺旋铠的弹性变形特性实现分布式传感，确保应力应变从被测对象到传感光纤的可靠传递，完全避免了成缆过程中的啁啾问题，成缆工艺简单，工程铺设方便，具有良好的应用前景。

技术领域

本实用新型涉及应变光缆技术领域，具体涉及一种内定点式超弱光纤光栅应变光缆。

背景技术

对于诸如桥梁、隧道、路基路面等大型结构和基础设施进行监测时，传统的点式光纤光栅(FBG)传感器很难实现对整个结构的状态进行监测，且随着布设传感器数量的增加，FBG系统的复杂度和成本将会急剧增加。基于布里渊散射的光纤传感器可以实现长距离的分布式传感，在工程结构监测领域广受欢迎，但受激布里渊散射效应的限制，单点上的应变监测精度只有几十个微应变，且系统复杂，实时性差，很难满足高要求监测场合的需要。超弱光纤光栅具有极低的反射率，通过时分/波分复用，极大地提高传感单元的复用数量和空间分辨率，可以实现密集的点式大应变传感，但这种方式仍无法彻底克服准分布式传感存在的问题。如何将超弱光纤光栅传感技术进行改进，在长距离上实现全分布式应变感测，是超弱光纤光栅传感技术面临的一大难题。

超弱光纤光栅阵列(以下简称“光栅阵列”)为了方便运输和施工，往往需要增加多层保护，如对光缆进行螺旋铠装、金属丝编织、纵向铺设凯芙拉纤维、加装外护套等。上述加工提升了光栅阵列的存活能力，但包覆材料越多，传感单元越是无法与被测物体直接接触，容易产生直接或间接的应变传递失真。此外，光栅阵列成缆时对加工应力和微弯非常敏感，传统应变光缆的成缆工艺移植到超弱光栅上会出现明显的问题。例如，中国专利“金属基索状分布式光纤传感器”(专利号：ZL：201110212087.5)提出采用外部钢丝束是以螺旋形式加捻包围缠绕在中心位置的传感光纤光栅串上，在实际成缆过程中，光栅区因涂覆不均、栅区过长以及局部加捻的应力不均等，都会导致严重的光谱啁啾或畸变。

中国专利“一种基于超短弱光栅阵列的应力应变光缆”(申请号：201811184852.5)提出通过缩短光栅长度，有效降低成缆啁啾或畸变的概率，但这对光栅制备及成缆工艺提出了很高的要求，也无法完全避免光栅啁啾的问题。

发明内容

针对现有超弱光栅光缆准分布式感测、光栅啁啾等问题，本实用新型提出了一种制作工艺简单、应变传递效果好、铺设方便的内定点式超弱光纤光栅应变光缆，通过预先在选定点上对光栅阵列和金属螺旋铠进行内部粘接，再加工成线性的光缆，利用金属螺旋铠的弹性变形特性，实现应力应变从被测对象到光纤的可靠传递，完全避免了成缆过程中的啁啾问题；且成缆工艺简单，工程铺设方便，具有良好的应用前景。

本实用新型采取的技术方案为：

一种内定点式超弱光纤光栅应变光缆，包括：

位于中心的、内部刻有多个超弱布拉格光栅传感单元的超弱光纤光栅阵列；

所述超弱光纤光栅阵列螺旋套接有金属螺旋铠，所述超弱光纤光栅阵列与所述金属螺旋铠内壁之间注入有粘接剂，固化形成粘接点；

沿金属螺旋铠轴向交叉编织的金属网；

紧密包覆在金属螺旋铠和所述金属网外围的护套；

在超弱布拉格光栅传感单元对应位置的护套上涂覆有传感器标记。

所述超弱光纤光栅阵列还包括纤芯、包层、第一紧包涂覆层、第二紧包涂覆层；