CN112796249A - 一种分布式光纤应变传感器的封装填埋结构及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分布式光纤应变传感器的封装填埋结构及方法，该封装填埋结构包括：沥青路面、封装基底、分布式光纤应变传感器、封装包裹层以及填埋灌缝胶；封装基底上设置有第一凹槽，分布式光纤应变传感器安装在第一凹槽内；封装包裹层覆盖在封装基底上，以将分布式光纤应变传感器包裹并固定在封装基底上；沥青路面上开设有第二凹槽，封装基底、分布式光纤应变传感器和封装包裹层形成封装整体，置于第二凹槽中，填埋灌缝胶覆盖在封装整体的上面将第二凹槽填满。本发明通过对分布式光纤应变传感器进行封装处理，保护分布式光纤应变传感器在填埋和测量使用过程不受损坏，采用的填埋灌缝胶具有一定强度，可以延长分布式光纤应变传感器的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及沥青路面的应变测量技术领域，特别涉及一种分布式光纤应变传感器的封装填埋结构及方法。
背景技术
随着经济技术的发展，道路的使用寿命问题越来越受到人们的重视，人们希望通过路面在不同条件下的动力响应情况来了解路面的损坏机理，从而为不同地区提供相应的路面铺设方案，以增加道路的使用年限。
在现有的公路中大多数路面采用的是沥青混凝土路面，沥青路面是直接承受车辆载荷的部分，沥青路面的应变分布情况可以对路面的性能进行评价。
现有技术中，一般采用应变计对路面的应变进行测量。但是该方法只能测得单点的应变情况，无法测得路面的应变分布情况。且连续填埋多个应变计需要较大空间，对沥青路面本身强度造成影响。采用分布式光纤应变传感器可以测量路面的应变分布情况，但分布式光纤应变传感器在填埋和使用中易受损坏。
发明内容
本发明提供了一种分布式光纤应变传感器的封装填埋结构及方法，以解决分布式光纤应变传感器在填埋和使用中易受损坏的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：
一方面，本发明提供了一种分布式光纤应变传感器的封装填埋结构，该分布式光纤应变传感器的封装填埋结构包括：沥青路面、封装基底、分布式光纤应变传感器、封装包裹层以及填埋灌缝胶；其中，
所述封装基底上设置有与所述分布式光纤应变传感器形状相适配的第一凹槽，所述分布式光纤应变传感器安装在所述第一凹槽内；所述封装包裹层覆盖在所述封装基底上，以将所述分布式光纤应变传感器包裹并固定在所述封装基底上；所述封装基底、分布式光纤应变传感器以及封装包裹层形成封装整体；
所述沥青路面在需要埋设分布式光纤应变传感器的位置开设有第二凹槽，所述封装整体置于所述第二凹槽中，所述填埋灌缝胶灌注在所述第二凹槽中，并覆盖在所述封装整体的上面，以将设置所述封装整体后的所述第二凹槽填满。
进一步地，所述第一凹槽设置在所述封装基底的上表面，封装基底下表面为平直端面。
进一步地，所述封装包裹层在凝固前具有流动性。
进一步地，所述第二凹槽与所述封装整体的形状相适配，所述第二凹槽底面平直光滑。
进一步地，所述填埋灌缝胶在凝固前具有流动性，凝固后强度大于预设强度要求。
另一方面，本发明还提供了一种分布式光纤应变传感器的封装填埋方法，该分布式光纤应变传感器的封装填埋方法包括以下步骤：
在封装基底上加工出与分布式光纤应变传感器形状相适配的第一凹槽，将所述分布式光纤应变传感器安装在所述第一凹槽内；
将封装包裹层覆盖在所述封装基底和分布式光纤应变传感器上，以将所述分布式光纤应变传感器包裹并固定在所述封装基底上，使得所述封装基底、分布式光纤应变传感器以及封装包裹层形成封装整体；
在沥青路面需要埋设分布式光纤应变传感器的位置开设与所述封装整体的形状相适配的第二凹槽，将所述封装整体置于所述第二凹槽中；
向设置封装整体后的第二凹槽中灌注填埋灌缝胶，使得所述填埋灌缝胶覆盖在所述封装整体的上面，以将设置所述封装整体后的所述第二凹槽填满。
进一步地，在将所述分布式光纤应变传感器安装在第一凹槽内后，所述方法还包括：通过瞬干胶将所述分布式光纤应变传感器固定在所述第一凹槽内。
进一步地，所述第一凹槽设置在所述封装基底的上表面，封装基底下表面为平直端面。
进一步地，所述第二凹槽的底面平直光滑，在将所述封装整体置于所述第二凹槽内后，所述封装整体的下表面与所述第二凹槽的底面紧密贴合。
进一步地，所述封装包裹层和所述填埋灌缝胶在凝固前均具有流动性。
本发明提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
1、本发明使用分布式光纤应变传感器测量沥青路面应变分布，所需的结构空间小，可以在不影响路面结构强度的前提下进行应变分布的测量。
2、本发明通过对分布式光纤应变传感器进行封装，对分布式光纤应变传感器形成保护，使得分布式光纤应变传感器在填埋和使用过程不受损坏，提高了分布式光纤应变传感器的填埋存活率。
3、本发明通过将分布式光纤应变传感器制成封装整体进行填埋，缩短了填埋所需时间，降低了分布式光纤应变传感器的填埋难度。
4、本发明通过利用填埋灌缝胶的流动特性和强度特性，将分布式光纤应变传感器固定在地面，并对分布式光纤应变传感器形成保护。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的分布式光纤应变传感器的封装填埋结构的填埋安装示意图；
图2为分布式光纤应变传感器在封装基底上的安装示意图；
图3为本发明实施例提供的封装整体的示意图；
图4为路面开槽的示意图。
附图标记说明：
0、沥青路面；1、封装基底；2、分布式光纤应变传感器；3、封装包裹层；
4、填埋灌缝胶；11、路面凹槽底面。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
第一实施例
如图1所示，本实施例提供了一种分布式光纤应变传感器的封装填埋结构，该分布式光纤应变传感器的封装填埋结构包括：沥青路面0、封装基底1、分布式光纤应变传感器2、封装包裹层3以及填埋灌缝4胶；其中，
所述封装基底1的一面上设置有与所述分布式光纤应变传感器2形状相适配的，用于容纳分布式光纤应变传感器2的第一凹槽，所述分布式光纤应变传感器2安装在所述第一凹槽内；利用封装基底1上的第一凹槽可以限制分布式光纤应变传感器2的位置，并对光纤起到保护作用；所述封装包裹层3覆盖在所述封装基底1和分布式光纤应变传感器2之上，以将所述分布式光纤应变传感器2包裹并固定在所述封装基底1上，对分布式光纤应变传感器2形成保护；所述封装基底1、分布式光纤应变传感器2以及封装包裹层3形成封装整体；封装整体将分布式光纤应变传感器2包裹在内形成保护，保护分布式光纤应变传感器2在填埋和使用过程中不受损坏；所述沥青路面0在需要埋设分布式光纤应变传感器2的位置，也即需要测量应变区域开设有与所述封装整体的形状相适配的第二凹槽，所述封装整体置于所述第二凹槽中，所述填埋灌缝胶4灌注在所述第二凹槽中，并覆盖在所述封装整体的上面，以将设置所述封装整体后的所述第二凹槽填满，通过填埋灌缝胶4对分布式光纤应变传感器2形成保护。
进一步地，所述第一凹槽设置在所述封装基底1的上表面，封装基底1的下表面为平直端面，且所述第二凹槽底面平直光滑。通过实行上述技术方案，封装基底1的下表面为平直端面，可以让封装基底1的下表面与沥青路面0上的第二凹槽的紧密贴合，不会产生孔洞，确保分布式光纤应变传感器2与路面同步变形，形成稳固结构；且封装基底1的上表面的第一凹槽可以将分布式光纤应变传感器2固定，并对分布式光纤应变传感器2形成保护。
进一步地，所述封装包裹层3为有机硅胶，在凝固前具有流动性。通过实行上述技术方案，封装包裹层3在涂抹覆盖在封装基底1和分布式光纤应变传感器2之上时，可以利用其流动性将分布式光纤应变传感器2与封装基底1之间的间隙填满，将分布式光纤应变传感器2与封装基底1紧密粘合，从而在凝固后对分布式光纤应变传感器2起到保护作用。
进一步地，所述填埋灌缝胶4在凝固前具有流动性，凝固后强度较高。通过实行上述技术方案，在填埋时，可以利用填埋灌缝胶4的流动性可以将沥青路面0开的第二凹槽均匀填满，填埋灌缝胶4在凝固后强度较高，利用填埋灌缝胶4的高强度，可以保护分布式光纤应变传感器2在车轮碾压时不被损坏。
本实施例的分布式光纤应变传感器的封装填埋结构对分布式光纤应变传感器进行了封装处理，能够保护分布式光纤应变传感器在填埋和测量使用过程不受损坏，可以延长分布式光纤应变传感器的使用寿命。
第二实施例
请参阅图2至图4，本实施例提供了一种分布式光纤应变传感器的封装填埋方法，该分布式光纤应变传感器的封装填埋方法包括以下步骤：
步骤一、在封装基底1上加工出与分布式光纤应变传感器2形状相适配的第一凹槽，将所述分布式光纤应变传感器2安装在所述第一凹槽内；
需要说明的是，为了让分布式光纤应变传感器2在安装使用过程不被损坏，本实施例将分布式光纤应变传感器2先进行封装处理，利用封装基底1上的第一凹槽将分布式光纤应变传感器2固定，如图2所示，分布式光纤应变传感器2通过瞬干胶固定在封装基底1上。封装基底1的第一凹槽可以限制分布式光纤应变传感器2的位置，防止分布式光纤应变传感器2在搬运过程被折断，封装基底1的第一凹槽将分布式光纤应变传感器2包裹在内形成保护。
步骤二、将封装包裹层3覆盖在所述封装基底1和分布式光纤应变传感器上2，以将所述分布式光纤应变传感器2包裹并固定在所述封装基底1上，使得所述封装基底1、分布式光纤应变传感器2以及封装包裹层3形成封装整体；
需要说明的是，封装整体如图3所示，封装包裹层3为透明有机硅胶，在涂抹覆盖过程可以观察气泡是否排尽，避免气泡对分布式光纤应变传感器2的使用产生干扰。封装包裹层3将分布式光纤应变传感器2包裹在封装基底1上，可以有效格挡沥青路面的沙石，起到保护分布式光纤应变传感器2的作用。
步骤三、在沥青路面0需要埋设分布式光纤应变传感器2的位置开设与所述封装整体的形状相适配的第二凹槽，将所述封装整体置于所述第二凹槽中；
需要说明的是，如图4所示，上述步骤的实现过程具体为：在沥青路面0需要埋设分布式光纤应变传感器2的位置做好标记，用开槽工具切出第二凹槽，第二凹槽宽度与封装整体尺寸吻合，并将第二凹槽的底面11打磨平整，使得封装整体与路面可以紧密贴合，保证分布式光纤应变传感器2的应变与路面相同。
在填埋过程，将沥青路面0上的第二凹槽清扫干净后，将封装好的光纤传感器平铺在沥青路面0上的第二凹槽中，封装整体的下表面应与沥青路面0上的第二凹槽的底面11紧密贴合，避免间隙和空洞的出现。
步骤四、向设置封装整体后的第二凹槽中灌注填埋灌缝胶4，使得所述填埋灌缝胶4覆盖在所述封装整体的上面，以将设置封装整体后的第二凹槽填满。
需要说明的是，本实施例在填埋时，采用的填埋灌缝胶4为环氧树脂灌封胶k-9741，所述填埋灌缝胶4在凝固前为液态，具有流动性，可以将放入封装整体后的沥青路面0上的第二凹槽的剩余空间填满。所述填埋灌缝胶4凝固后强度较高，可以在车辆经过时起到保护光纤传感器的作用。
本实施例的原理是：在封装分布式光纤应变传感器2时，先将分布式光纤应变传感器2的封装基底1上加工出第一凹槽。然后将分布式光纤应变传感器2粘贴在封装基底1上并通过封装包裹层3将分布式光纤应变传感器2和封装基底1包裹，形成封装整体，利用封装整体对分布式光纤应变传感器2形成全方位保护。在填埋分布式光纤应变传感器2时，先将封装整体放入沥青路面0所开设的第二凹槽中，让封装整体与第二凹槽紧密贴合后均匀倒入填埋灌缝胶4，利用填埋灌缝胶4凝固后的高强度对分布式光纤应变传感器2进一步形成保护。
此外，需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
最后需要说明的是，以上所述是本发明优选实施方式，应当指出，尽管已描述了本发明优选实施例，但对于本技术领域的技术人员来说，一旦得知了本发明的基本创造性概念，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
Claims (10)
1.一种分布式光纤应变传感器的封装填埋结构，其特征在于，包括：沥青路面、封装基底、分布式光纤应变传感器、封装包裹层以及填埋灌缝胶；其中，
所述封装基底上设置有与所述分布式光纤应变传感器形状相适配的第一凹槽，所述分布式光纤应变传感器安装在所述第一凹槽内；所述封装包裹层覆盖在所述封装基底上，以将所述分布式光纤应变传感器包裹并固定在所述封装基底上；所述封装基底、分布式光纤应变传感器以及封装包裹层形成封装整体；
所述沥青路面在需要埋设分布式光纤应变传感器的位置开设有第二凹槽，所述封装整体置于所述第二凹槽中，所述填埋灌缝胶灌注在所述第二凹槽中，并覆盖在所述封装整体的上面，以将设置所述封装整体后的所述第二凹槽填满。
2.如权利要求1所述的分布式光纤应变传感器的封装填埋结构，其特征在于，所述第一凹槽设置在所述封装基底的上表面，封装基底下表面为平直端面。
3.如权利要求1所述的分布式光纤应变传感器的封装填埋结构，其特征在于，所述封装包裹层在凝固前具有流动性。
4.如权利要求1所述的分布式光纤应变传感器的封装填埋结构，其特征在于，所述第二凹槽与所述封装整体的形状相适配，所述第二凹槽底面平直光滑。
5.如权利要求1所述的分布式光纤应变传感器的封装填埋结构，其特征在于，所述填埋灌缝胶在凝固前具有流动性，凝固后强度大于预设强度要求。
6.一种分布式光纤应变传感器的封装填埋方法，其特征在于，包括：
在封装基底上加工出与分布式光纤应变传感器形状相适配的第一凹槽，将所述分布式光纤应变传感器安装在所述第一凹槽内；
将封装包裹层覆盖在所述封装基底和分布式光纤应变传感器上，以将所述分布式光纤应变传感器包裹并固定在所述封装基底上，使得所述封装基底、分布式光纤应变传感器以及封装包裹层形成封装整体；
在沥青路面需要埋设分布式光纤应变传感器的位置开设与所述封装整体的形状相适配的第二凹槽，将所述封装整体置于所述第二凹槽中；
向设置封装整体后的第二凹槽中灌注填埋灌缝胶，使得所述填埋灌缝胶覆盖在所述封装整体的上面，以将设置所述封装整体后的所述第二凹槽填满。
7.如权利要求6所述的分布式光纤应变传感器的封装填埋方法，其特征在于，在将所述分布式光纤应变传感器安装在所述第一凹槽内后，所述方法还包括：通过瞬干胶将所述分布式光纤应变传感器固定在所述第一凹槽内。
8.如权利要求6所述的分布式光纤应变传感器的封装填埋方法，其特征在于，所述第一凹槽设置在所述封装基底的上表面，封装基底下表面为平直端面。
9.如权利要求8所述的分布式光纤应变传感器的封装填埋方法，其特征在于，所述第二凹槽的底面平直光滑，在将所述封装整体置于所述第二凹槽内后，所述封装整体的下表面与所述第二凹槽的底面紧密贴合。
10.如权利要求6所述的分布式光纤应变传感器的封装填埋方法，其特征在于，所述封装包裹层和所述填埋灌缝胶在凝固前均具有流动性。
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2020
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