[发明专利]一种竹节型应力传感光缆

说明书

本发明揭示了一种竹节型应力传感光缆，包括由传感光纤串联的多个微弯单元，以及微弯单元外侧设置的束缚层，所述的每个微弯单元由A侧部分和B侧部分构成，且在两侧的相对表面上分别布设有交错对应的变形齿，所述的传感光纤夹持在两侧变形齿之间，相邻微弯单元之间有间隙。当该传感光缆受到轴向拉力时，束缚层在传感光缆的径向上收缩，从而改变了传感光纤的弯曲状态，这样就能被传感光纤末端安置的测试仪器检测出来。

技术领域

本发明涉及一种传感用光纤光缆，具体涉及一种基于光纤的弯曲效应的传感光缆。

背景技术

滑坡灾害是仅次于地震、水灾的第三大地质灾害，由于地质结构的不同，滑坡的形成及发展过程比较复杂，如何实时监测滑坡体的变化是一项研究热点，特别是监测滑坡体深部位移是关键参数之一，而光纤传感是最具潜力的应用于滑坡监测的传感系统之一。但光纤非常细，常见的光纤外径在0.25毫米至0.90毫米之间，实际工程中一个小的砂石都可能使光纤受损；另外对光纤的保护又不能过多，否则会应该光纤的传感性能下降，这是一个矛盾的问题，也是一直阻碍光纤传感大规模应用的障碍。在已有的采用分布式光纤传感技术监测的边坡、滑坡实例中，多数是在塑料管或钢筋上开槽，再将光纤通过胶黏剂固定嵌入槽中，然后埋入边坡或滑坡体内，最后通过布里渊光时域反射计（BOTDR）对传感光纤的应变进行监测，该系统的优点是灵敏度高、抗电磁干扰、分布式监测、远离危险区域等，但其缺点也很明显，最常见的问题是敷设技术要求高、光纤的可靠性和存活率无法保证。

微弯损耗光纤传感装置是结构最简单的传感装置，典型结构如图1所示，包括相对的两个齿板和夹持于其间的传感光纤，当两个齿板相对运动时，导致传感光纤弯曲状态的变化而使光纤产生附加的弯曲损耗，通过与传感光纤末端连接的测试单元检测出该传感光纤损耗的变化，从而达到监测作用于齿板上的待测物理量的变化，其结构简单、精度高、抗电磁干扰、成本低，具有较好的应用前景。但该典型结构无法弯曲，这样在构建分布式或准分布式光纤传感系统时施工困难，并且大长度的微弯光纤传感装置不利于生产、储运、安装和维护，限制了该结构传感装置的推广使用。

发明内容

本发明揭示了一种基于微弯原理的传感用光缆，在传感光缆中通过多个短段微弯单元串联起来，既可以达到准分布式传感的目的，也使传感光缆比较柔软，易弯曲，方便生产、储运和安装；该光缆中的传感光纤可以连接的仪器有光源-功率计、光时域反射计、光纤布里渊散射仪或光纤干涉仪等，构建的光纤传感系统不仅结构简单、成本低、精度高，具有较好的应用前景。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种竹节型应力传感光缆，其特征在于，包括由传感光纤串联的多个微弯单元，以及微弯单元外侧设置的束缚层，所述的每个微弯单元由A侧部分和B侧部分构成，在A侧部分和B侧部分的相对表面上分别布设有交错对应的变形齿，所述的传感光纤夹持在两侧变形齿之间，相邻微弯单元之间有间隙。

优选的，所述的束缚层在轴向张力作用下是径向收缩的。

优选的，所述的束缚层是螺旋形状的加强件。如钢丝、芳纶纤维。

优选的，所述的束缚层是套装在微弯单元上的纤维网。如尼龙编织网、钢丝网等。

优选的，所述的束缚层是高分子材料层。如聚乙烯层、尼龙层。

优选的，相邻微弯单元之间的传感光纤外侧设置有保护管。

优选的，所述的束缚层是纵向设置有开口的塑料管。

优选的，所述的相邻微弯单元通过设置的连接绳相互连接。

优选的，所述的束缚层外设置有外护层。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、由于本应力传感光缆采用了竹节型结构，在保证准分布传感的同时，该传感光缆仍具有良好的弯曲性，从而可以适应生产、储运和安装的要求。