[发明专利]一种定点式光纤应变传感器及使用方法

说明书

本发明公开了一种定点式光纤应变传感器及使用方法，传感器本体包括传感内芯和传感器外护套，其中，传感内芯在锚固点处与监测结构变形耦合；传感器外护套套设在传感内芯外部，在传感器外护套套体上间隔开设若干开窗区域以及非开窗区域，其中，开窗区域为镂空结构，可以使外部结构胶进入并与传感内芯形成锚固；非开窗区域外层设置隔胶材料用于隔绝结构胶；本申请提供的定点式光纤应变传感器纤细盈巧，使用方法简单，便于长距离大规模布设应用。

技术领域

本发明涉及智能传感监测的技术领域，特别是一种定点式光纤应变传感器及使用方法。

背景技术

在分布式光纤传感领域，分布式光纤应变传感器的布设方式主要有两种：全面粘贴方式和定点布设方式。全面粘贴即以胶黏或预埋方式，将光纤传感器与被测结构进行通长锚固，形成全面的变形耦合；定点布设方式，则是通过一系列离散的锚固点将传感器与结构仅在锚固点区域进行变形耦合。在实际应用中，全面粘贴布设方式，由于其易导致复杂的传感器初始应变分布，会受解调设备空间分辨率因素等影响造成分布式传感测试的精度下降，且由于传感器应变传导特性的复杂性致使测量所得分布式应变与结构位移，难以进行精确换算。而定点布设方式，则最大程度上避免了由光缆结构和胶粘材料带来的测量不确定性，具有更高的测量精度和可进行精确的应变-位移换算等优势。

对于一些特殊的应用场景，如结构裂损监测等，可能需要使用较短的传感器标距设计，这导致需要采用更为密集的锚固点设计方案。目前的定点布设分布式光纤应变传感器主要有两种锚固方式，即外定点方式和内定点方式。其中外定点方式是通过外置锚具与应变感测光缆形成锚固；而内定点则在传感器生产时即在传感器内部形成定点。目前，实际工程中多是通过外定点形式进行安装。采用外定点安装形式，在传感器实际布设时需要进行现场定点、安装锚具、固定光纤等一系列繁琐操作，极为费时费力，同时锚具本身通常笨重昂贵，增加了传感体系成本，不利于长距离快速布设。此外，光纤通常暴露在外，容易遭破坏，安全性较低。少量采用的内定点式传感器，通常结构较复杂、加工生产难度大、难以大批量生产和应用，而当设计传感标距较短时，常由于传感器加工过程和布设期间预张拉等因素影响，造成传感器内部初始应变不均匀等问题，影响传感精度，也不适用于大规模分布式结构裂损等监测的需求。

鉴于以上方面问题，在各类土木工程基础设施结构的健康监测领域，需要结构简单、便于大规模制造和快速安装、易于构成密集分布的长、短标距光纤应变传感器以及传感器初始应变波动性小的分布式定点传感器，从而实现低成本、长距离的光纤传感大规模定点布设。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种定点式光纤应变传感器及使用方法，该定点式光纤应变传感器纤细盈巧，便于为长距离大规模布设应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种定点式光纤应变传感器，传感器本体包括传感内芯和传感器外护套，其中，

传感内芯在锚固点处与监测结构变形耦合；

传感器外护套套设在传感内芯外部，在传感器外护套套体上间隔开设若干开窗区域以及非开窗区域，其中，开窗区域为镂空结构，可以使外部结构胶进入并与传感内芯形成锚固；非开窗区域外层设置隔胶材料用于隔绝结构胶；

作为本发明的进一步优选，所述传感内芯采用应变感测光缆；

作为本发明的进一步优选，所述传感器外护套的内径大于所述传感内芯的外径，传感器外护套套设于传感内芯外侧，使得传感内芯与传感器外护套之间有滑动空间；

作为本发明的进一步优选，所述传感器外护套具有一定的结构强度，且可根据特定应用场景采用不同的材料和层叠结构，从而对传感内芯形成有效保护；

作为本发明的进一步优选，所述传感内芯在传感器外护套开窗区域通过结构胶渗透与结构物形成粘连，进而在胶体凝固后形成定点锚固区；