一种外固定均一化应变感测光缆
技术领域
本发明一种外固定式感测光缆，属于光纤传感领域。
背景技术
随着光纤传感技术的日益成熟，光纤传感监测系统已广泛应用于隧道隧洞、矿山工程、桥梁缆索、水利水电等领域。分布式光纤传感技术利用感测光缆作为传感敏感元件和信号传输介质，结合不同的信号解调设备，可探测出感测光缆敷设沿线场的应变、温度、振动等物理量信息，实现长距离、大范围的实时在线测量和监测，成为应用热点。
采用分布式光纤应变传感系统进行结构健康监测时，应变感测光缆通常有埋入结构体内部和通过夹具固定于结构体表面两种布设方式。通过夹具固定于结构体表面的布设方式，会造成夹具固定位置处应变感测光缆的压应力集中，从而导致夹具固定位置的附近监测数据的失真，影响监测结果的准确度；或者光缆的加强件抗拉强度过高，致使结构体通过夹具作用在光缆上的应力足够大，才能使光缆与结构体协同变形，而过大的应力会使夹具夹不紧，导致数据失真等现象。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种小的抗拉强度、大的抗压性能、无压应力集中现象的外固定均一化应变感测光缆。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种外固定均一化应变感测光缆，包括芯部的单模光纤，单模光纤外挤塑成型有紧包层，紧包层外有铠装层，铠装层外设有护套层，沿光缆长度方向间隔设置有若干填胶区，填胶区外周剥除护套层，并采用胶黏剂自紧包层向外填充，包埋铠装层并一直向外溢出护套层，在填胶区外侧对合一对圆弧形盖板以完全覆盖填胶区并通过溢出的胶黏剂和填胶区粘合在一起。
作为本发明的进一步改进，所述铠装层的内径大于紧包层的外径，铠装层与紧包层之间留有层间隙，在非填胶区，紧包层能够在铠装层内部相对滑动。
所述铠装层为漏孔结构，胶黏剂固化前能够在铠装层内外穿流。所述铠装层为螺旋钢带结构。
所述填胶区的填胶区的长度L为1cm～10cm，相邻填胶区的间隔距离为0.5m～2m，填胶区的数量n≥2。
所述圆弧形盖板的内径等于护套层的外径，圆弧形盖板的长度大于填胶区的长度。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明在光纤紧包层外增加了铠装层和护套层，大大加强了光缆的抗压性能，每间隔固定距离设置填胶区，在填胶区通过胶黏剂使圆弧形盖板与填胶区以内的光纤紧包层固结为一个整体，形成有效的力学传递。
将本发明通过夹具固定于监测结构表面，夹具作用于圆弧形盖板，圆弧形盖板为刚性结构件，圆弧形盖板和铠装层可使夹具施加的固定压应力无法传递到或很少部分传递到填胶区下的光纤上，避免了压应力的干扰。
在填胶区通过胶黏剂对铠装层进行包埋并与紧包层连接成型为一体，由此在填胶区使光缆的内外层结构固接为一个结构体，形成良好的力学传递。而在非填胶区，芯部的单模光纤及其紧包层能够在铠装层内滑动形变，虽然前述滑动形变会吸收掉小部分应力，但由于填胶区的刚性明显大于非填胶区，可以将局部分散的应力进行集中，集中到填胶区，使得填胶区的感应信号适度放大，增加该处的敏感性。
光缆护套层感知到监测结构体的应变信息后在填胶区传递到内部单模光纤，在遇到局部大应变时，一方面光缆可通过结构内的变形抵消一部分应力以保护光缆本身，避免光纤断裂；另一方面放大了填胶区的信号强度实现了感测的灵敏度。由此，能够适应局部大应变范围感测。
本发明可以应用到分布式光纤应变传感系统中，具有表面局部大应变监测范围，消除了夹具的压应力集中现象，抗拉强度低，易于光缆和检测结构体的协同变形。
附图说明
图1为本发明的外固定式均一化应变感测光缆的结构示意图。
其中：1、紧包层2、铠装层3、填胶区4、加强件5、护套层6。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如参见图1，本发明一种外固定均一化应变感测光缆，包括单模光纤1，单模光纤1外挤塑成型有紧包层2，紧包层2外有铠装层3，铠装层3外设有护套层4，每间隔固定距离设有填胶区5，填胶区5剥除护套层4，自紧包层2向外用胶黏剂填满并有少许溢出到护套表面4，用两块圆弧形盖板6完全覆盖填胶区5并粘合在一起。铠装层3的内径大于紧包层2的外径，紧包层2可在铠装层3内滑动，大大加强了光缆的抗压性能。填胶区5的长度1cm≤L≤5cm，相邻填胶区的间隔1m≤Δ≤2m(把≤2m去掉)，填胶区5的数量n≥2。圆弧形盖板6的内径等于护套层4的外径，圆弧形盖板6的长度大于填胶区5的长度。铠装层3为螺旋钢带结构，便于胶黏剂流过，填满填胶区5。通过胶黏剂使圆弧形盖板6与填胶区5下的光纤紧包层2形成力学传递。在实际应用过程中，将本发明通过夹具固定于监测结构表面，圆弧形盖板和铠装层可使夹具施加的压应力无法传递到或很少部分传递到填胶区下的光纤上，避免了压应力的干扰。
在对本发明的性能进行标定时，对本发明进行分段标定。先将本发明的两端分别熔接跳线后插入双端信号解调仪的两个端口，再逐一将相邻的两个填胶区，一个固定于精度达0.01mm级的位移调整台上，另一个固定不动。布设完成后先对标定段进行预张，然后每次以标定段长度的0.1％为步长，对该标定段拉伸-收缩三次，记录解调数据。最后根据《JJF1305-2011线位移传感器校准规范》，计算得到线性度误差、基本误差、重复性误差等性能指标。待性能指标合格后方可工程使用。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
