CN105758326A - 一种用于变形监测的分布式光纤带及其制备方法 - Google Patents

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周智
白石
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Abstract

本发明公开一种用于变形监测的分布式光纤带及其制备方法，该用于变形监测的分布式光纤带包括：玻璃纤维复合带以及设置于玻璃纤维复合带内的光纤，光纤沿玻璃纤维复合带的长度方向延伸分布，玻璃纤维复合带由玻璃纤维增强塑料制成，玻璃纤维复合带用于粘结于待监测物体上。本发明一种用于变形监测的分布式光纤带结构简单、布设方便，将分布式光纤带和被测物体粘结牢固，基于布里渊散射原理得到的光纤变形，对工程进行变形监测，监测更精准，其制备方法工艺简单，成本低。

Description

一种用于变形监测的分布式光纤带及其制备方法
技术领域
本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种用于变形监测的分布式光纤带及其制备方法。
背景技术
光纤中的散射过程主要有三种：瑞利散射、拉曼散射和布里渊散射。基于布里渊散射的分布传感技术虽然起步较晚，但是已经在温度测量、应变测量上超出了其他两者的发展，不仅测量范围，在测量的精度以及空间分辨率方面的发展也高于其他两种技术。分布式光纤传感技术不仅集传感与传输功能于一体，而且采集信息量大，能够连续的读取沿整个测程范围内的信息变化量。
目前，该技术已被成功地应用于建筑、隧道、边坡、基坑、堤坝等工程中的安全监测。与常规的监测技术原理不同，它具有分布式、长距离、实时性、精度高和耐久性长等特点，光纤本身既是传感体又是信号传输介质，可实现对监测对象的远程分布式监测。
但是，光纤脆弱、布设困难，故一种针对各类工程变形监测的分布式光纤带亟待提出。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出了一种用于变形监测的分布式光纤带及其制备方法，该分布式光纤带结构简单、布设方便，将分布式光纤带和被测物体粘结牢固，基于布里渊散射原理得到的光纤变形，对工程进行变形监测，监测更精准。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种用于变形监测的分布式光纤带包括：玻璃纤维复合带以及设置于玻璃纤维复合带内的光纤，光纤沿玻璃纤维复合带的长度方向延伸分布，玻璃纤维复合带由玻璃纤维增强塑料制成，玻璃纤维复合带用于粘结于待监测物体上。
本发明一种用于变形监测的分布式光纤带结构简单，将光纤设置于玻璃纤维复合带内，对光纤进行封装保护。将玻璃纤维复合带粘结于待监测物体上，光纤和玻璃纤维复合带的协同变形。当被测物体发生变形时，玻璃纤维复合带发生变形，从而光纤也发生变形，光纤的应变通过基于布里渊散射技术进行测量，即通过仪器测得封装入玻璃纤维复合带中的光纤段中布里渊背向散射光中心频率的漂移量，利用光纤中散射光的频移与光纤的应变间的线性关系，获取该段光纤的应变值。
本发明一种用于变形监测的分布式光纤带的玻璃纤维复合带可以切割成任意长度。因此，该分布式光纤带可以实现各种量程范围的监测。由于布里渊技术具有长距离传感的特点，可以轻松组建大型的传感网络，满足大型工程的需要，并且分布式光纤传感技术不仅集传感与传输功能于一体，而且采集信息量大，能够连续的读取沿整个测程范围内的信息变化量。分布式光纤带便于携带，便于布设。
在上述技术方案的基础上，还可做如下改进：
作为优选的方案，玻璃纤维复合带的横截面呈矩形。
采用上述优选的方案，便于粘结于待监测物体上，待监测物体与分布式光纤带可以协同形变。
作为优选的方案，玻璃纤维复合带的宽度为0.5～1.5cm。
采用上述优选的方案，便于黏贴。
作为优选的方案，玻璃纤维复合带的厚度为1～3mm。
采用上述优选的方案，便于黏贴，待监测物体与分布式光纤带可以协同形变。
作为优选的方案，光纤设置于玻璃纤维复合带横截面的中心。
采用上述优选的方案，保证光纤与玻璃纤维复合带可以协同形变，从而保证光纤与待监测物体可以协同形变，测量更精准。
作为优选的方案，在玻璃纤维复合带沿长度方向的相对两侧设有向玻璃纤维复合带宽度方向延伸的延伸部。
采用上述优选的方案，延伸部可以更有效的与待监测物体实现粘结。
作为优选的方案，在延伸部上设有用于连接的切口。
采用上述优选的方案，当相对两侧的延伸部连接时，一侧的延伸部插入另一侧延伸部的切口中，使得玻璃纤维复合带与待监测物体的粘结更牢固。
一种用于变形监测的分布式光纤带的制备方法，具体包括以下步骤：
一、备料：将玻璃纤维复合带的生产原料和光纤预先准备好；
二、入模：将玻璃纤维复合带的生产原料和光纤一起送入拉挤工艺的模具中；
三、固化：将玻璃纤维复合的生产原料加热固化成型，将玻璃纤维复合带的生产原料与光纤固化成一体，一区温度为：140～180℃，二区温度为：160～200℃，三区温度为160～200℃；四、拉伸成型：拉挤设备对固化后的半成品进行拉伸成型，形成玻璃纤维复合带；
五、剪切：剪切设备对玻璃纤维复合带进行剪切。
本发明一种用于变形监测的分布式光纤带的制备方法工艺简单，效果好，成本低，光纤和料玻璃纤维复合带的生产原料固结良好，保证了光纤和玻璃纤维复合带的协同变形。
作为优选的方案，步骤二具体为：将适量的玻璃纤维复合带的生产原料送入模具后，将光纤放入模具中心位置，再将适量的玻璃纤维复合带的生产原料覆盖光纤。
采用上述优选的方案，保证了光纤和玻璃纤维复合带的协同变形。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种用于变形监测的分布式光纤带的纵向剖视图之一。
图2为本发明实施例提供的一种用于变形监测的分布式光纤带的横向剖视图。
图3为本发明实施例提供的一种用于变形监测的分布式光纤带的纵向剖视图之二。
其中：1玻璃纤维复合带、11延伸部、12切口、2光纤。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。
为了达到本发明的目的，一种用于变形监测的分布式光纤带及其制备方法的其中一些实施例中，
如图1和2所示，一种用于变形监测的分布式光纤带包括：玻璃纤维复合带1以及设置于玻璃纤维复合带1内的光纤2，光纤2沿玻璃纤维复合带1的长度方向延伸分布，玻璃纤维复合带1用于粘结于待监测物体上。玻璃纤维复合带1的横截面呈矩形。光纤2设置于玻璃纤维复合带1横截面的中心。玻璃纤维复合带1的宽度为1cm。玻璃纤维复合带1的厚度为2mm。
一种用于变形监测的分布式光纤带的制备方法，具体包括以下步骤：一、备料：先将玻璃纤维复合带的生产原料和光纤2预先准备好；
二、入模：将玻璃纤维复合带的生产原料和光纤2一起送入拉挤工艺的模具中；
三、固化：将玻璃纤维复合带的生产原料加热固化成型，将玻璃纤维复合带的生产原料与光纤固化成一体，一区温度为：160℃，二区温度为：180℃，三区温度为180℃；
四、拉伸成型：拉挤设备对固化后的半成品进行拉伸成型，形成玻璃纤维复合带1；
五、剪切：剪切设备对玻璃纤维复合带1进行剪切。
步骤二具体为：将适量的玻璃纤维复合带的生产原料送入模具后，将光纤2放入模具中心位置，再将适量的玻璃纤维复合带的生产原料覆盖光纤2，保证光纤2和玻璃纤维复合带1的协同变形。
本发明一种用于变形监测的分布式光纤带结构简单，将光纤2设置于玻璃纤维复合带1内，对光纤2进行封装保护。将玻璃纤维复合带1粘结于待监测物体上，光纤2和玻璃纤维复合带1协同变形。当被测物体发生变形时，玻璃纤维复合带1发生变形，从而光纤2也发生变形，光纤2的应变通过基于布里渊散射技术进行测量，即通过仪器测得封装入玻璃纤维复合带1中的光纤段中布里渊背向散射光中心频率的漂移量，利用光纤中散射光的频移与光纤的应变间的线性关系，获取该段光纤的应变值。
本发明一种用于变形监测的分布式光纤带的玻璃纤维复合带1可以切割成任意长度。因此，该分布式光纤带可以实现各种量程范围的监测。玻璃纤维复合带1作为传感元件克服了光纤脆弱、布设困难的特点，并且可以根据工程需要，切割成任意长度，由于玻璃纤维复合带1柔韧性好，还可以和被测物体协调变形。由于布里渊技术具有长距离传感的特点，可以轻松组建大型的传感网络，满足大型工程的需要，并且分布式光纤传感技术不仅集传感与传输功能于一体，而且采集信息量大，能够连续的读取沿整个测程范围内的信息变化量。分布式光纤带便于携带，便于布设。
本发明一种用于变形监测的分布式光纤带的制备方法工艺简单，效果好，成本低，光纤2和玻璃纤维复合带的生产原料固结良好，保证了光纤2和玻璃纤维复合带1的协同变形。
如图3所示，为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，在玻璃纤维复合带1沿长度方向的相对两侧设有向玻璃纤维复合带1宽度方向延伸的延伸部11。
采用上述优选实施例的方案，延伸部11可以更有效的与待监测物体实现粘结。
进一步，在延伸部11上设有用于连接的切口12。
采用上述优选实施例的方案，当相对两侧的延伸部11连接时，一侧的延伸部插入另一侧延伸部11的切口12中，使得玻璃纤维复合带1与待监测物体的粘结更牢固。
以上的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于变形监测的分布式光纤带，其特征在于，包括：玻璃纤维复合带以及设置于所述玻璃纤维复合带内的光纤，所述光纤沿所述玻璃纤维复合带的长度方向延伸分布，所述玻璃纤维复合带由玻璃纤维增强塑料制成，所述玻璃纤维复合带用于粘结于待监测物体上。
2.根据权利要求1所述的用于变形监测的分布式光纤带，其特征在于，所述玻璃纤维复合带的横截面呈矩形。
3.根据权利要求2所述的用于变形监测的分布式光纤带，其特征在于，所述玻璃纤维复合带的宽度为0.5～1.5cm。
4.根据权利要求3所述的用于变形监测的分布式光纤带，其特征在于，所述玻璃纤维复合带的厚度为1～3mm。
5.根据权利要求1-4任一项所述的用于变形监测的分布式光纤带，其特征在于，所述光纤设置于所述玻璃纤维复合带横截面的中心。
6.根据权利要求5所述的用于变形监测的分布式光纤带，其特征在于，在所述玻璃纤维复合带沿长度方向的相对两侧设有向所述玻璃纤维复合带宽度方向延伸的延伸部。
7.根据权利要求6所述的用于变形监测的分布式光纤带，其特征在于，在所述延伸部上设有用于连接的切口。
8.一种用于变形监测的分布式光纤带的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1-7任一项所述的用于变形监测的分布式光纤带，具体包括以下步骤：
一、备料：将玻璃纤维复合带的生产原料和光纤预先准备好；
二、入模：将玻璃纤维复合带的生产原料和光纤一起送入拉挤工艺的模具中；
三、固化：将玻璃纤维复合带的生产原料加热固化成型，将玻璃纤维复合带的生产原料与光纤固化成一体，一区温度为：140～180℃，二区温度为：160～200℃，三区温度为160～200℃；
四、拉伸成型：拉挤设备对固化后的半成品进行拉伸成型，形成玻璃纤维复合带；
五、剪切：剪切设备对玻璃纤维复合带进行剪切。
9.根据权利要求8所述的用于变形监测的分布式光纤带的制备方法，其特征在于，所述步骤二具体为：将适量的玻璃纤维复合带的生产原料送入模具后，将光纤放入模具中心位置，再将适量的玻璃纤维复合带的生产原料覆盖光纤。
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