CN211147591U - 一种分布式光纤应变传感***里程标定装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种分布式光纤应变传感***里程标定装置，包括分布式光纤布里渊解调仪、分布式光纤应变传感器、连接光纤、应力加载装置、GPS定位仪，传感器里程标定点和应变里程标定模块，其特征是在分布式光纤应变传感***中，应力加载装置对选定的传感器里程标定点施加荷载，GPS定位仪和分布式光纤布里渊解调仪分别对荷载位置处的分布式光纤应变传感器的里程位置和光路位置进行定位并建立该位置处分布式光纤应变传感器的里程位置和光路位置一一对应关系。本实用新型适用于油气管道、高铁路基和公路路基等长距离结构的监测信息的里程标定，通过里程标定，可快速定位结构损伤的里程位置。
Description
技术领域
本发明属于分布式光纤传感监测领域，具体涉及一种可实现传感器光路位置与实测物理位置一一对应的分布式光纤应变传感***里程标定装置。
背景技术
分布式光纤应变传感技术采用普通光纤作为传感和数据传输单元，可实现数十公里乃至上百公里的连续应变场在线监测，已经广泛的应用到公路、铁路和管道等长距离结构的变形监测中。分布式光纤传感技术的基本原理是光在光纤中传播与光纤中的不规则颗粒发生非弹性碰撞产生布里渊光散射，入射光与布里渊散射光的频率差为布里渊频移。光纤受到外界应力或温度变化时，光纤中的热光效应和弹光效应使光纤折射率发生变化，进而引起布里渊散射频移发生变化。理论及试验标定结果表明布里渊散射频移与光纤所受到的温度和应力成线性关系。通过对光纤中布里渊散射频移的解调或测量就可以实现相应温度和应变场的测量。
分布式光纤应变传感器的应变定位方法是基于光时域反射技术，即通过记录探测激光的发射时间、布里渊后向散射光的接收时间以及光在光纤中的传播速度可以对各个测点的应变位置进行高精度定位。由此可见，基于光时域反射技术定位的应变位置是传感器在整个光路中的位置，即布里渊散射反射点位置。对于一个实际的分布式光纤应变传感***而言，传感器布设需要根据监测对象现场施工环境、地势高低位移等条件优化布设，不可能是一条连续的直线布设，并且各个分布式传感器也需要额外的传输光缆连接所以预先设定传感器布设线路长度与传感器布设线路实际长度是不一样的，即传感器在***光路中的位置与实际监测位置里程不一致。对于长输埋地管道、路基等长距离线性工程来说，通过分布式光纤应变传感器应变监测信息，需要精确获取损伤发生的里程位置而不是与损伤对应的光路位置。如能对损伤的里程位置进行准确定位，可以极大方便损伤修复和安全预警。
发明内容
本发明的目的是为解决分布式光纤应变传感监测***对应变测量值的里程位置定位难题，提供一种可实现传感器光路位置与实测里程位置一一对应的分布式光纤应变传感***里程标定装置。
本发明的技术方案为：一种分布式光纤应变传感***里程标定装置，包括分布式光纤布里渊解调仪1、分布式光纤应变传感器2、连接光纤3、应力加载装置4、GPS定位仪5，传感器里程标定点6和应变里程标定模块7，其特征在于，分布式应变传感器2 通过连接光纤3连续布设到结构中并通过连接光纤3与分布式光纤布里渊解调仪1相连构成分布式光纤应变传感***，GPS定位仪5对选定的传感器里程标定点6的坐标进行定位，利用应力加载装置4对传感器里程标定点6施加应力，分布式光纤布里渊解调仪 1采集分布式光纤应变传感器2在传感器里程标定点6的应变信息并记录相应的光路位置信息(即分布式光纤布里渊解调仪1上显示的位置信息)。应变里程标定模块7接收 GPS定位仪5的传感器里程标定点6的位置坐标和相应位置经分布式光纤布里渊解调仪 1采集的传感器标定点6的光路位置信息，在传感器里程标定点6位置建立GPS坐标值与相应光路位置一一对应的关系。
分布式光纤应变传感器2通过连接光纤3连续布设到结构中并通过连接光纤3与分布式光纤布里渊解调仪1相连构成分布式光纤应变传感***。
GPS定位仪5对选定的传感器里程标定点6进行坐标识别。
传感器里程标定点6选择结构易发生损伤和灾害的热点位置、分布式光纤应变传感 2和连接光纤3的连接点等位置。
在选定的传感器里程标定点6处，应力加载装置4固定在分布式光纤应变传感器2上并在传感器里程标定点6上施加一定的应力，分布式光纤布里渊解调仪1采集相应的应变信息并记录光路位置。
所述的应力加载装置4由两个与分布式光纤应变传感器2等直径的夹持锚头4-1，门形框架4-2和加力推杆4-3组成。
所述的光路位置是指光在光纤中的布里渊反射点位置。
应变里程标定模块7同时接收来自经过GPS定位仪5对选定传感器里程标定点6 的定位信息和分布式光纤布里渊解调仪1采集的传感器里程标定点6的光路位置，建立传感器里程标定点6的光路位置与实际里程位置的一一对应关系。
本发明的效果和益处是能够依据GPS定位仪5和应力加载装置4快速建立分布式光纤应变传感***中分布式光纤应变传感器2的光路位置与实际里程位置的关系，可在结构分析软件上准确定位各个分布式光纤应变传感器2所处的实际路程位置，便于检修维护人员快速定位结构损伤的位置，提高结构损伤维护时间和成本。
附图说明
图1为本发明的一种分布式光纤应变传感***里程标定装置示意图；
图中：分布式光纤布里渊解调仪1；分布式光纤应变传感器2；连接光纤3；应力加载装置4；GPS定位仪5；传感器里程标定点6；应变里程标定模块7。
图2为应力加载装置4的结构示意图
图中：夹持锚头4-1；门形框架4-2；加力推杆4-3。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。
附图1为本发明的一种分布式光纤应变传感***里程标定装置示意图。具体实施方式是分布式光纤应变传感器2通过连接光纤3连续布设到待监测结构中，并通过连接光纤3与分布式光纤布里渊解调仪1相连构成分布式光纤应变传感***。选定结构易损位置为传感器里程标定点6，应力加载装置4安装在与传感器里程标定点6对应的分布式光纤应变传感器2上，通过加力推杆4-3对分布式光纤应变传感器2施加荷载，同时分布式光纤布里渊解调仪1解调并定位分布式光纤应变传感器2上的应变，分布式光纤布里渊解调仪1定位的位置即为传感器里程标定点6的光路位置。GPS定位仪5对传感器里程标定点6进行定位，定位信息即为传感器里程标定点6的里程位置。分布式光纤布里渊解调仪1定位的光路位置和GPS定位仪5定位的里程位置传送到应变里程标定模块7中，建立传感器里程标定点6光路位置和里程位置一一对应的关系。具体实施时，可以在分布式光纤应变传感***的光路中选定多个传感器里程标定点6，分别进行相应的里程标定。
附图2为应力加载装置4的结构示意图。具体实施方式是夹持锚头4-1用于将应力加载装置4固定在分布式光纤应变传感器2上，加力推杆4-3用于对夹持位置的分布式光纤应变传感器2施加荷载。
以上所述实施例仅表达本发明的实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种分布式光纤应变传感***里程标定装置，包括分布式光纤布里渊解调仪(1)、分布式光纤应变传感器(2)、连接光纤(3)、应力加载装置(4)、GPS定位仪(5)、传感器里程标定点(6)和应变里程标定模块(7)；其特征在于：
所述的分布式光纤应变传感器(2)通过连接光纤(3)连续布设到待监测的结构中并通过连接光纤(3)与分布式光纤布里渊解调仪(1)相连构成分布式光纤应变传感***，GPS定位仪(5)和分布式光纤布里渊解调仪(1)分别对传感器里程标定点(6)进行里程定位和光路定位，定位信息传输到应变里程标定模块(7)中并建立传感器里程标定点(6)位置处分布式光纤应变传感器(2)的里程位置与光路位置一一对应的关系。
2.根据权利要求1所述的一种分布式光纤应变传感***里程标定装置，其特征在于传感器里程标定点(6)为分布式光纤应变传感***中结构易损位置和易发生灾害的位置，应力加载装置(4)固定在传感器里程标定点(6)处的分布式光纤应变传感器(2)上，并对分布式光纤应变传感器(2)施加荷载。
3.根据权利要求1或2所述的一种分布式光纤应变传感***里程标定装置，其特征在于应力加载装置(4)包含两个与分布式光纤应变传感器(2)等直径的夹持锚头(4-1)、门形框架(4-2)和加力推杆(4-3)，夹持锚头(4-1)将应力加载装置(4)固定在分布式光纤应变传感器(2)上，加力推杆(4-3)对分布式光纤应变传感器(2)施加荷载。
4.根据权利要求1或2所述的一种分布式光纤应变传感***里程标定装置，其特征在于GPS定位仪(5)定位传感器里程标定点(6)的里程位置，并将里程位置传送至应变里程标定模块(7)。
5.根据权利要求3所述的一种分布式光纤应变传感***里程标定装置，其特征在于分布式光纤布里渊解调仪(1)解调传感器里程标定点(6)处的分布式光纤应变传感器(2)的应变并记录相应的光路位置，并将光路位置传送至应变里程标定模块(7)。
6.根据权利要求5所述的一种分布式光纤应变传感***里程标定装置，其特征在于应变里程标定模块(7)建立传感器里程标定点(6)处分布式光纤应变传感器(2)的里程位置与光路位置一一对应关系。
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|---|---|---|---|---|
| CN114279420A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-04-05 | 湖北三江航天红峰控制有限公司 | 一种三维空间位置连续变化组合测量装置及测量方法 |
| CN116380417A (zh) * | 2023-04-18 | 2023-07-04 | 中国长江三峡集团有限公司 | 风电机组叶片分布式光纤监测***的参数标定装置及方法 |
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