專利名稱：金屬基帶狀分布式光纖傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種分布式光纖傳感器的結(jié)構(gòu)。背景技術(shù)：
我國(guó)目前正處于大規(guī)模建設(shè)時(shí)期，在水利、能源、交通等各個(gè)領(lǐng)域?yàn)榱吮ＷC各類工程、 建筑以及設(shè)施的安全需要進(jìn)行變形、溫度等內(nèi)容的監(jiān)測(cè)。分布式傳感技術(shù)因其分布式傳感的特點(diǎn)在監(jiān)測(cè)領(lǐng)域中具有越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。分布式光纖傳感器的解調(diào)技術(shù)主要有基于自發(fā)布里淵光時(shí)域反射技術(shù) (Brillouin Optical Time Domain Reflectormeter,縮寫B(tài)0TDR)、基于受激布里淵光時(shí)域反射技術(shù)(Brillouin Optical Time Domain Analysis縮寫B(tài)0TDA)、基于拉曼光時(shí)域反射技術(shù)(Raman Optical Time Domain Reflectormeter,縮寫R0TDR)以及基于瑞利散射和菲涅爾反射的光時(shí)域反射技術(shù)(Optical Time Domain RefIectometer縮寫0TDR)等。 基于這些傳感技術(shù)的分布式光纖傳感器需要將被測(cè)對(duì)象的應(yīng)變、溫度等狀態(tài)變化盡可能真實(shí)、詳盡的傳遞給傳感光纖。當(dāng)前使用的分布式光纖傳感器大部分是由通信光纜進(jìn)行改良而來(lái)，缺乏傳感要求的針對(duì)性，往往存在傳感器與被測(cè)對(duì)象耦合差、傳感器結(jié)構(gòu)影響應(yīng)變溫度傳遞、傳感器布設(shè)安裝不便易損壞等缺陷，嚴(yán)重影響分布式傳感監(jiān)測(cè)的效率。分布式光纖傳感器已經(jīng)具有較廣泛的應(yīng)用，如201010518812. 7雙通道布里淵光纖光纜傳感器，能夠同時(shí)監(jiān)測(cè)溫度和壓力或應(yīng)變。其構(gòu)成是兩根并行布里淵光纖，一根為緊套光纖，一根為松套光纖，緊套光纖用于測(cè)壓力，松套光纖用于測(cè)溫度；兩根光纖中間夾著一根加強(qiáng)絲，外裹高分子材料(纖維增強(qiáng)樹(shù)脂GFRP)，一般裝在套內(nèi)。針對(duì)分布式光纖傳感技術(shù)發(fā)明的一種金屬基帶狀分布式光纖傳感器結(jié)構(gòu)，用于被測(cè)對(duì)象表面的變形、溫度監(jiān)測(cè)，能夠解決現(xiàn)有分布式光纖傳感器存在的一些問(wèn)題，以滿足日益增長(zhǎng)的變形溫度分布式監(jiān)測(cè)需求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提出一種分布式光纖傳感器的結(jié)構(gòu)，通過(guò)帶狀結(jié)構(gòu)獲得更多的接觸面積以提升耦合性；通過(guò)薄片狀結(jié)構(gòu)及鏤空孔降低傳感器的變形模量以提高傳感器的變形協(xié)調(diào)性；通過(guò)專門匹配的凹槽契合傳感光纖以提升應(yīng)變傳遞性及保護(hù)傳感光纖。本發(fā)明技術(shù)方案是一種分布式光纖傳感器，光纖傳感器基底材料為金屬材料，且為薄片帶狀；薄片帶狀表面設(shè)有凹槽，傳感光纖放置在凹槽內(nèi)。金屬薄片帶上設(shè)有鏤空孔，鏤空孔具有二種或更多的不同規(guī)格。本發(fā)明的改進(jìn)還包括凹槽上鏤空條孔。本發(fā)明作為分布式的應(yīng)變/溫度傳感器，將分布式光纖傳感器粘貼于被測(cè)對(duì)象表面。通過(guò)相應(yīng)的解調(diào)儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。本發(fā)明的傳感特征
1.分布式傳感特征傳感器解調(diào)采用分布式光纖傳感技術(shù)，即帶狀傳感器上各點(diǎn)均為傳感點(diǎn)；
2.多種傳感模式凹槽內(nèi)的光纖可采用緊套光纖、松套光纖、單模光纖、多模光纖等以滿足不同的解調(diào)技術(shù)和傳感目的；3.多根傳感光纖一根帶狀傳感器上可設(shè)置一根、兩根或多根傳感光纖，可設(shè)置多條凹槽或同一條凹槽內(nèi)布設(shè)多根傳感光纖。本發(fā)明的有益效果是
1.金屬基底帶具有一定的寬度，采用金屬基帶狀結(jié)構(gòu)以獲得更多的接觸面積以提升耦合性及變形傳遞性；
2.金屬基底帶為薄片狀且具有一定規(guī)格的鏤空孔降低基底金屬帶變形模量提高傳感器的變形協(xié)調(diào)性能；
3.具有專門匹配的凹槽契合傳感光纖以提升應(yīng)變傳遞性及保護(hù)傳感光纖；
4.凹槽處每隔一定距離有鏤空條孔2以滿足對(duì)檢測(cè)對(duì)象的曲面布設(shè)；通過(guò)專門匹配的凹槽契合傳感光纖以提升應(yīng)變傳遞性并保護(hù)傳感光纖，使傳感器的工作更加可靠。四

圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖(俯視)； 圖2是本發(fā)明截面結(jié)構(gòu)圖。五具體實(shí)施例方式
金屬薄片帶5的材料具備一定的強(qiáng)度，并且滿足一定的延展性、可變形性、可機(jī)械加工性及抗腐蝕性等要求。尤其是銅、銅合金、鋁、鋁合金或不銹鋼片等，也可以采用其它合金的帶材、片材。金屬薄片帶形狀特征基本形狀為薄片帶狀，具有一定的寬度，厚度很小。一般單槽鑲嵌單根光纖時(shí)，厚度0.05-lmm，寬度5-25mm。多條凹槽時(shí)寬度相應(yīng)增加，厚度不變。金屬薄片帶上設(shè)有一或多條平行的凹槽，凹槽深度及寬度以契合傳感光纖尺寸為標(biāo)準(zhǔn)。金屬薄片基帶上設(shè)有鏤空孔及鏤空條紋。鏤空條紋是垂直于凹槽線的。凹槽處每隔一定距離有鏤空條紋2以滿足曲面布設(shè)。該傳感器的使用方式為表面粘貼式。薄片的帶狀結(jié)構(gòu)是傳感器與被測(cè)物體有足夠的接觸面積；鏤空小孔可進(jìn)一步減小傳感器的變形模量；凹槽用于契合、保護(hù)傳感光纜；槽線垂直鏤空條紋利于曲面粘貼。該結(jié)構(gòu)的分布式光纖傳感器可采用 BOTDR、BOTDA、ROTDR以及OTDR等分布式光纖傳感技術(shù)進(jìn)行解調(diào)，是用于混凝土、鋼結(jié)構(gòu)體等物體的表面應(yīng)變、溫度分布式監(jiān)測(cè)。具有耦合性好、靈敏度高、安裝便利、分布式監(jiān)測(cè)等特點(diǎn)ο傳感器簡(jiǎn)述采用銅或合金等金屬材料加工成薄片帶狀，傳感光纖放置在凹槽內(nèi)。 作為分布式的應(yīng)變/溫度傳感器，將其粘貼于被測(cè)對(duì)象表面，使其與被測(cè)對(duì)象同步變形及溫度同步變化。通過(guò)相應(yīng)的解調(diào)儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。傳感器的一些基本特征，材料特征傳感器基底材料具備一定的強(qiáng)度，并且滿足一定的延展性、可變形性、可機(jī)械加工性及抗腐蝕性等要求。尤其是銅、銅合金、鋁、鋁合金或不銹鋼片等，也可以采用其它合金。形狀結(jié)構(gòu)特征金屬基底帶具有一定的寬度以獲得更多的接觸面積提升耦合性及變形傳遞性；金屬基底帶為薄片狀且具有規(guī)則的鏤空小孔1、3降低傳感器的變形模量以提高基底帶的變形性能；鏤空小孔沿光纖長(zhǎng)度方向之間的距離5-400mm。具有專門匹配的凹槽4契合傳感光纖以提升金屬基底帶與傳感光纖之間的應(yīng)變傳遞性以及保護(hù)傳感光纖；凹槽處每隔一定距離(5-100mm)有鏤空條紋2以滿足曲面布設(shè)； 凹槽深度寬度尺寸以契合傳感光纖為標(biāo)準(zhǔn)，一般在1-lOmm，尤其是2-6mm。
傳感特征分布式傳感特征傳感器解調(diào)采用分布式光纖傳感技術(shù)，即帶狀傳感器上各點(diǎn)均為傳感點(diǎn)。多種傳感模式凹槽內(nèi)的光纖可采用緊套光纖、松套光纖、單模光纖、 多模光纖等以滿足不同的解調(diào)技術(shù)和傳感目的。多根傳感光纖一根帶狀傳感器上可設(shè)置一根、兩根或多跟傳感光纖，可設(shè)置多條凹槽或同一條凹槽內(nèi)布設(shè)多根傳感光纖。金屬薄片帶上設(shè)有鏤空孔，鏤空孔具有不同規(guī)格。1為圓孔，3為圓角矩形孔。也可以為卵形孔、橢圓孔等。金屬薄片的中央采用大孔，邊上采用小孔，采用不同規(guī)格的鏤空孔后整個(gè)傳感器質(zhì)量減少，安裝時(shí)易妥貼、固定也會(huì)很方便等。
權(quán)利要求
1.一種分布式光纖傳感器，其特征是光纖傳感器基底材料為金屬材料，且為薄片帶狀； 薄片帶狀表面設(shè)有凹槽，傳感光纖放置在凹槽內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式光纖傳感器，其特征是金屬薄片帶上設(shè)有鏤空孔，鏤空孔具有不同規(guī)格。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式光纖傳感器，其特征是凹槽上有鏤空條孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式光纖傳感器，其特征是金屬薄片帶上設(shè)有一條或多條平行的凹槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的分布式光纖傳感器，其特征是凹槽深度寬度尺寸以契合傳感光纖為標(biāo)準(zhǔn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的分布式光纖傳感器，其特征是單槽鑲嵌單根光纖時(shí)，金屬薄片帶厚度0. 05-lmm,寬度5_25mm ；金屬薄片帶上設(shè)有多條凹槽時(shí)，金屬薄片帶的寬度相應(yīng)增加，厚度不變。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的分布式光纖傳感器，其特征是鏤空孔沿光纖長(zhǎng)度方向之間的距離5-400mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的分布式光纖傳感器，其特征是金屬薄片帶上凹槽處每隔一定5-100mm距離有鏤空條紋以滿足曲面布設(shè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的分布式光纖傳感器，其特征是金屬薄片帶上凹槽深度1-IOmm0
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的分布式光纖傳感器，其特征是金屬薄片帶上凹槽深度2-6mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種分布式光纖傳感器，光纖傳感器基底材料為金屬材料，且為薄片帶狀；薄片帶狀表面設(shè)有凹槽，傳感光纖放置在凹槽內(nèi)。金屬薄片帶上設(shè)有鏤空孔，鏤空孔具有不同規(guī)格。凹槽上設(shè)有與槽線垂直的鏤空條紋。該傳感器的使用方式為表面粘貼式。薄片的帶狀結(jié)構(gòu)是傳感器與被測(cè)物體有足夠的接觸面積；鏤空小孔可進(jìn)一步減小傳感器的變形模量；凹槽用于楔合、保護(hù)傳感光纜；槽線垂直鏤空條紋利于曲面粘貼。具有耦合性好、靈敏度高、安裝便利、分布式監(jiān)測(cè)等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01B11/16GK102346078SQ20111016013
公開(kāi)日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2011年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月15日
發(fā)明者施斌, 胡盛, 魏廣慶 申請(qǐng)人:蘇州南智傳感科技有限公司