[发明专利]一种接续式光纤大变形测试装置及测试方法

说明书

本发明公开了一种接续式光纤大变形测试装置及测试方法，应用于工程结构监测、检测技术领域，装置包括连接段光纤、第一测量段光纤、第二测量段光纤、接续段光纤、接续装置和装置保护壳，接续装置包括护筒、封闭盖和连接件，通过第一测量段光纤、第二测量段光纤和接续段光纤，进行分级测试，能够实现小变形和大变形的测试；该装置结构简单，极大缩小传感器尺寸，充分发挥光纤高精度、低成本的优势，有效提高了光纤小应变测试大变形的量程，实现光纤测试变形量的有效扩充；安装方法便捷易操作，省去了封装，易于工程上应用和实现；测试方法将原先的变形可测量长度，扩展至三段光纤范围累加，扩大了常规情况下的测量范围，实现可变大量程的变形测量。

技术领域

本发明涉及工程结构监测、检测技术领域，特别涉及一种接续式光纤大变形测试装置及测试方法。

背景技术

工程结构在风、温度、地震、车辆、疲劳等因素作用下，会产生影响结构安全的变位，这种变位直接威胁结构的设备安全，必须定期进行检测，或者开展实时监测。而这种检测/监测大部分处于裸露环境，对于监测设备的耐久性、稳定性和精度有着很高的要求。分布式光纤传感技术具有耐环境腐蚀、高检测精度，可实现分布式测量等优点，在光纤沿线上能获得被测量区域在时间和空间上的连续分布信息。其独特的应用场景取代了相当一部分的普通传感器，成为了公路、铁路、航空、管道等工程结构检测/监测技术领域的首选传感器。但是光纤的变形测量范围受限于光纤本身刚度的限制，作为变形测量时，最大应变范围宜控制在±10000με，当进行位移测量时，在1米范围内最大的变形宜控制在10mm，当变形过大，光纤易数据失真，光纤甚至脆断破坏。

现有的相关发明，“CN201610283892.X一种光纤均匀应力施加装置”中，将光纤固定在直线滑轨两端的夹持装置上，通过光纤与弹簧或弹性橡胶等弹性变形结构同步变形，使光纤均匀拉伸。但这种装置在精确控制光纤拉伸距离上存在局限，试验过程中产生的误差较大，因此不能应用光纤进行大变形测试。

“CN109373925A一种基于光纤小应变的大变形测试装置及测试方法”中，通过箱体内收容架设定位多个传动模组，接入多根光纤的两端，形成多个测试回路，多个动夹具被构造设计为被多个滑块分别驱动将光纤相对静夹具拉伸，通过换轮组的传递实现大变形测量的目的。但受限于换轮组内部的复杂结构和传递特征，此装置相对光纤整体体积较大，无论是埋置于桥梁结构的混凝土中，还是放置于路基结构的土体中均非常不便，限制了结构的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种接续式光纤大变形测试装置及测试方法，该装置结构简单、方便安装布置、可靠性高、可连续测量光纤大变形，可以实现基于光纤应变的结构进行大变形测试，得到结构总的形变量。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种接续式光纤大变形测试装置，其包括第一测量段光纤、第二测量段光纤、接续段光纤和接续装置，接续装置包括护筒、封闭盖和连接件，护筒内设有空腔且两端开口，护筒的两端或靠近两端处分别设置封闭盖，连接件、接续段光纤位于空腔内，且连接件、接续段光纤的两端分别连接护筒两端的封闭盖内侧，接续段光纤长度大于连接件长度，接续段光纤在空腔内弯曲设置，第一测量段光纤和第二测量段光纤的内端分别连接至护筒两端的封闭盖外侧，第一测量段光纤和第二测量段光纤的外端用于固定至待测结构。

通过第一测量段光纤、第二测量段光纤能够对待测结构的小变形进行测试，在测试装置承载超出第一测量段光纤和第二测量段光纤的承载范围后，通过接续装置能够继续进行测试，通过连接件保持接续段光纤在小变形情况下不产生变化，连接件断裂后，两个封闭盖分别通过第一测量段光纤和第二测量段光纤拉开距离，接续段光纤逐渐拉直，再通过第一测量段光纤、接续段光纤和第二测量段光纤进行测试；通过多段式的光纤在不同情况下分别工作的方式，实现可变大量程的变形测量，由高精度应变测量实现大变形的解译。

在本发明较佳的实施例中，上述所述接续段光纤的长度满足：