[发明专利]分布式传感光纤多目标多自由度静动态测试装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及本发明涉及分布式传感光纤性能的多目标多自由度静动态测试集成平台及测试方法。

背景技术

随着人们安全意识不断提高以及各领域工程大量兴建，结构物的健康监测更显重要和紧迫，光纤智能材料作为一种功能型传感器在结构健康监测领域应用不断增加。分布式光纤监测系统相对于电信号为基础的传感监测系统和点式光纤监测系统而言，其技术难度、监测量的内容、指标以及监测场合和范围均显现出了巨大优势。

与分布式光纤传感器光学参数相比，其自身一些物理参数并不完全是定量技术指标，国内外通常做法是进行相关试验，在试验中不破坏即为合格产品，试验的发生是概率事件，不可能对于每一卷光纤每一处都进行试验，因此对于实际工程中所应用的光纤参数性能基本为未知，即使对于进行过不破坏试验的合格光纤而言，对于其性能优劣程度也缺乏定量认知，因此对于光纤选型、设计、生产、采购、施工以及使用均带来了极大不便和浪费。

对于目前国内外光纤应用领域来讲，用户所使用的分布式光纤传感器参数基本都是采用光纤出厂时所常规标定的参数。应用于较复杂的工作环境时，特别是针对水工建筑物等复杂巨工程的野外特殊工作环境，其对监测结果可靠性产生影响，尤其是分布式光纤传感器的力学性能以及传感性能显著影响实际应用精度。

不同的光纤原材料或者不同的光纤生产工艺下所制造的光纤各项指标存在着较大差别，对于不同光纤生产厂家、不同光纤型号、不同护套材料以及同一光纤型号不同生产批次等情况下光纤基本参数也存在差异性，因此不论是科学研究还是生产应用，对于分布式光纤力学性能以及传感性能的测试都成为首要开展的前提工作。

光纤拉伸断裂力比较小，为了能够及时精确地捕捉追踪到其产生、发展、破坏全生命周期内的变形机理，急切需要研究一种精确灵便的多目标光纤试验平台；随着光纤传感技术向着智能化、数字化、集成化以及小型化方向发展，监测其空间分辨率技术不断提高，其监测微小结构体成为了必然趋势，为了更好配套于分布式光纤传感技术的发展，需要研发一种量程可调、方便携带、测试精确及构造简单的多目标测试集成平台。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，为了解决实际工程中分布式传感光纤的力学性能以及传感性能等测试问题而提出一种更加有效准确地静动态多自由度光纤性能测试平台及测试方法，将紧套光纤的一些性能从一个定性指标变成一个定量指标，从普通意义推广到具体工程实际应用概念；本发明装置以及方法可进行高精度光纤力学性能室内标定试验，也可以面向光纤应用于实际工程前的测试工作；在要求更精确标定结果时，可以多次计算，根据其计算结果服从正态分布原则，最终获得更加精确的校准结果。

本发明采用如下技术方案：

本发明所述的分布式传感光纤多目标多自由度静动态测试装置，包括光纤多自由度固定系统、人工加卸载装置、油压控制加卸载装、待测光纤、分布式光纤布里渊频移获取系统、数据处理分析系统；光纤多自由度固定系统依次与人工加卸载装置和油压控制加卸载装相连接，待测光纤与光纤多自由度固定系统以及分布式光纤布里渊频移获取系统相连接。通过控制多自由度固定系统中的装置实现对光纤性能的测试；分布式光纤布里渊频移获取系统用于采集光纤处于静态或动态受力条件下布里渊频移量值等光纤光学信息；数据处理分析系统用于在线处理与分析分布式光纤布里渊频移获取系统以及力传感器、高灵敏度温度计等采集到的数字化信息。

本发明所述的分布式传感光纤多目标多自由度静动态测试装置，所述初始端弹性固定装置通过紧固螺杆贯通弧形前仓将初始端弹性固定装置固定于初始固定端放置台上，光纤通过弧形前仓中小口径光纤连通通道与高弹性内环壁中的微小口径光纤联通通道，通过转动连通螺杆上的调节螺栓对高弹性内环壁施加轴向的压力，通过圆L型外环壁对高弹性内环壁施加横向压力，通过高弹性内环壁将环向约束传递到微小口径光纤联通通道。