CN114415306A - 一种检测光纤的保护装置及安装方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及工程健康监测安全领域，提供了一种检测光纤的保护装置及安装方法，被测结构包括至少两个待测部位和至少一个形变部位，所述形变部位位于相邻的两个所述待测部位之间，所述检测光纤设置于所述待测部位和所述形变部位上，以检测所述待测部位；所述保护装置包括能够锁紧所述检测光纤的锁紧组件，位于所述形变部位处的两个所述待测部位均固定有所述锁紧组件，位于所述形变部位处的两个所述锁紧组件之间具有预留长度的所述检测光纤，所述预留长度大于两个所述锁紧组件之间的间距。本申请提供的检测光纤的保护装置，能够随被测结构变形的同时，减轻对检测光纤的损伤，实现对检测光纤的保护。

Description

一种检测光纤的保护装置及安装方法

技术领域

本申请涉及工程健康监测安全领域，尤其涉及一种检测光纤的保护装置及安装方法。

背景技术

目前，检测光纤在桥梁、隧道、大坝以及高楼等建筑结构健康状况监测等方面的应用越来越广泛，同时，检测光纤在建筑结构的形变部位如结构伸缩缝以及转角处等经常发生损坏。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例期望提供一种检测光纤的保护装置及安装方法，以解决检测光纤在形变部位易发生损坏的问题。

为了达到上述目的，本申请实施例的技术方案是这样实现的：

本申请实施例一方面公开了一种检测光纤的保护装置，被测结构包括至少两个待测部位和至少一个形变部位，所述形变部位位于相邻的两个所述待测部位之间，所述检测光纤设置于所述被测结构和所述形变部位上，以检测所述待测部位；所述保护装置包括能够锁紧所述检测光纤的锁紧组件，位于所述形变部位处的两个所述待测部位均固定有所述锁紧组件，位于所述形变部位处的两个所述锁紧组件之间具有预留长度的所述检测光纤，所述预留长度大于两个所述锁紧组件之间的间距。

一实施例中，所述锁紧组件包括：

锁紧件，所述锁紧件能够锁紧所述检测光纤；

预紧件，与所述锁紧件连接，所述预紧件用于保持位于所述待测部位和所述锁紧件之间的所述检测光纤处于拉紧状态。

一实施例中，所述锁紧组件包括固定件，所述固定件固定于所述待测部位，所述预紧件连接所述锁紧件和所述固定件。

一实施例中，所述锁紧组件包括安装板，所述固定件与所述安装板连接，所述安装板与所述待测部位连接。

一实施例中，所述锁紧件形成有紧固孔，所述检测光纤穿设于所述紧固孔内，所述紧固孔的壁面抵紧所述检测光纤。

一实施例中，所述锁紧件包括两个锁紧单元，所述锁紧单元形成有开口槽，两个所述锁紧单元能够相对打开或闭合；两个所述锁紧单元处于打开状态下，所述检测光纤能够放入其中一个所述锁紧单元的开口槽内；两个所述锁紧单元处于闭合状态下，两个所述锁紧单元的开口槽配合形成所述紧固孔。

一实施例中，两个所述锁紧单元卡接，以保持闭合状态。

一实施例中，所述紧固孔的直径小于所述检测光纤的直径。

一实施例中，所述紧固孔的壁面形成有锯齿，所述锯齿的尖端抵紧所述检测光纤。

一实施例中，所述锯齿的数量为多个，所述锯齿中的部分为第一锯齿，所述锯齿中的另外部分为第二锯齿，多个所述第一锯齿环绕所述检测光纤布置，多个所述第二锯齿沿所述检测光纤间隔布置。

一实施例中，所述预紧件为弹性件，所述弹性件保持压缩状态，以拉紧所述检测光纤。

一实施例中，所述预紧件为螺旋弹簧，所述检测光纤贯穿所述螺旋弹簧的内部空间。

一实施例中，所述螺旋弹簧为变径螺旋弹簧，所述螺旋弹簧的内部空间的最小直径大于所述检测光纤的直径。

一实施例中，所述固定件的部分穿设于所述螺旋弹簧内，所述螺旋弹簧远离所述锁紧件的端面与所述固定件的外表面抵接。

一实施例中，所述固定件呈椭球形结构。

本申请实施例另一方面提供了一种光纤保护装置的安装方法，所述安装方式包括：

将两个锁紧组件的部分分别固定在形变部位两侧的待测部位上；

压缩所述锁紧组件的预紧件以拉紧位于所述待测部位上的所述检测光纤；

通过锁紧件锁紧所述检测光纤，以在所述形变部位保留预留长度的所述检测光纤，其中，所述预留长度大于两个所述锁紧组件之间的间距。

本申请实施例公开一种检测光纤的保护装置及安装方法，通过将检测光纤设置在待测部位和形变部位上，对待测部位进行检测；然后采用锁紧组件固定在待测部位上对检测光纤进行锁紧，通过设置两锁紧组件之间的检测光纤的预留长度大于锁紧组件之间的距离，在随被测结构变形的同时，减轻形变部位对检测光纤的损伤，实现对检测光纤的保护。

附图说明

图1为本申请实施例一方面提供的一种检测光纤的保护装置的结构示意图；

图2为图1中预紧件为变径螺旋弹簧的结构示意图；

图3为图2的侧视结构示意图；

图4为图1中固定件的侧视结构示意图；

图5为图1中锁紧件的剖面结构示意图；

图6为图1中锁紧件的为打开状态下的结构示意图；

图7为图1中锁紧件为关闭状态下的结构示意图；

图8为本申请实施例另一方面提供的一种检测光纤的保护装置的安装方法的流程示意图。

附图标记说明

检测光纤的保护装置1；锁紧组件11；锁紧件111；锁紧单元1111；开口槽1111a；紧固孔111a；锯齿111a1；第一锯齿111a11；第二锯齿111a12；预紧件112；固定件113；安装板114；被测结构2；待测部位21；形变部位22；检测光纤3；预留长度31。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合，具体实施方式中的详细描述应理解为本申请宗旨的解释说明，不应视为对本申请的不当限制。

下面结合附图及具体实施例对本申请再做进一步详细的说明。本申请实施例中的“第一”、“第二”等描述，仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含地包括至少一个特征。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是至少两个，示例性的两个、三个等，除非另有明确具体的限定。

相关技术中，检测光纤，如分布式光纤，具有脆弱、延展率低以及弯折易破坏的特性，在实际的使用过程中，如果被测部位之间的形变部位变形过大，很容易导致光纤损伤甚至断裂。

有鉴于此，本申请实施例一方面公开了一种检测光纤的保护装置，请参阅图1，被测结构2包括至少两个待测部位21和至少一个形变部位22，形变部位22位于相邻的两个待测部位21之间，检测光纤3设置于待测部位21和形变部位22上，以检测待测部位21；检测光纤的保护装置1包括能够锁紧检测光纤3的锁紧组件11，位于形变部位22处的两个待测部位21均固定有锁紧组件11，位于形变部位22处的两个锁紧组件11之间具有预留长度31的检测光纤3，预留长度31大于两个锁紧组件11之间的间距。

示例性的，检测光纤3可以是分布式光纤，被测结构2可以是建筑结构，被测结构2可以包括两个待测部位21和一个形变部位22，锁紧组件11分别设置在两个待测部位21上，分布式光纤从两个中的一个的锁紧组件11穿入，经过形变部位22后，从两个中的另一个的锁紧组件11穿出，以对两待测部位21进行检测，而分布式光纤位于两个锁紧组件11的预留长度31大于两锁紧组件11之间的间距，具体地，预留长度31可以大于两锁紧组件11之间的间距10cm～15cm，以抵御或者缓冲形变部位22发生变形造成的影响；形变部位22可以是被测结构2的伸缩缝或者是转角处等，如果形变部位22是伸缩缝时，可以将锁紧组件11分别布置在伸缩缝沿宽度方向的两侧，预留长度31位于所述伸缩缝上；如果形变部位22是转角处时，可以将两锁紧组件11固定在转角处两侧上，使预留长度31位于转角处的折弯上。

本实施中，通过在待测部位21上设置锁紧组件11锁紧检测光纤3，使得两个锁紧组件11之间能够保留预留长度31的检测光纤3，设置两锁紧组件11之间的检测光纤3的预留长度31大于两锁紧组件11之间的间距，预留长度31用于适应形变部位22的形变，而不会拉扯检测光纤3的保护层和纤芯致使检测光纤3被损坏，使得检测光纤3能够抵御或者消除形变部位22发生变形时造成的影响，操作简单、成本较低。

在一实施例中，锁紧组件11在待测部位21上的位置不限，可以设置在待测部位21的表面，便于拆卸；也可以设置在待测部位21内部，例如，在对待测部位21进行施工时，可以为锁紧组件11预留安装槽，待需要对待测部位21进行检测时，可以将锁紧组件11设置在安装槽内，避免受外界环境影响，提高使用寿命。

在一实施例中，锁紧组件11包括锁紧件111和预紧件112。锁紧件111能够锁紧检测光纤3；预紧件112与锁紧件111连接，预紧件112用于保持位于待测部位21和锁紧件111之间的检测光纤3处于拉紧状态。

示例性的，锁紧件111设置检测光纤3上，能够锁紧检测光纤3，使得锁紧件111与检测光纤3之间不发生相对滑动，预紧件112与锁紧件111靠近待测部位21一端连接，检测光纤3可以位于预紧件112内，通过与锁紧件111配合连接，使得待测部位21和锁紧件111之间的检测光纤3处于拉紧状态。通过锁紧件111和预紧件112配合连接，使得待测部位21和锁紧件111之间的检测光纤3处于拉紧状态，消除检测光纤3松弛带来的系统误差，提供测量的精确性。

可以理解的是，两锁紧组件11之间的检测光纤3由于预留长度31大于两锁紧组件11之间的距离，会造成检测光纤3松弛，但是这种松弛不会影响测量结果，原因是：可以将两侧的拉紧的检测光纤3、预紧件112和锁紧件111看成一个整体，而两侧一旦固定完成，即整条路线确定，而中间检测光纤3的松弛对两待测部位21之间的检测无过大的影响。而之所以要使待测部位21与锁紧件111之间的检测光纤3处于拉紧状态原因是，这部分检测光纤3直接与待测结构连接，形变部位22发生形变时，会对两侧的待测部位21造成较大的晃动和冲击，如果不使这部分的检测光纤3处于拉紧状态，则会扰乱信号的传输，影响测量结果。

在一实施例中，锁紧组件11也可以只包括锁紧件111，示例性的，可以将锁紧件111的长度加长到原锁紧件111与预紧件112之和的长度，保证锁紧的检测光纤3处于拉紧状态即可。

在一实施例中，预紧件112为弹性件，弹性件保持压缩状态，以拉紧检测光纤3。本实施例通过采用压缩弹性件的方式，使检测光纤3处于拉紧状态，简洁、高效。

示例性的，弹性件可以一端抵接在待测部位21上，另一端与锁紧件111抵接，检测光纤3位于弹簧内；拉紧检测光纤3的步骤，一、向待测部位21方向压缩弹性件，锁紧件111紧贴弹性件固定在检测光纤3上，二、释放弹性件，弹性件恢复形变产生的弹力推动锁紧件111带着检测光纤3沿背离待测部位21方向移动，待弹性件内的检测光纤3拉紧后，由于锁紧件111与检测光纤3无法发生相对滑动，锁紧件111将停止移动，而弹性件的形变还没释放完，因此，弹性件会始终保持一定的压缩，使得内部的检测光纤3处于拉紧状态。

在一实施例中，预紧件112为螺旋弹簧，检测光纤3贯穿螺旋弹簧的内部空间。螺旋弹簧一端抵接在待测结构上，另一端抵接在锁紧件111上，检测光纤3贯穿螺旋弹簧后，固定在锁紧件111上。采用螺旋弹簧，降低了拉紧检测光纤3的成本，结构简单，质量轻、占地面积小且不需要润滑。

在一实施例中，请参阅图2和图3，螺旋弹簧为变径螺旋弹簧，螺旋弹簧的内部空间的最小直径大于检测光纤3的直径。

本实施例采用变径螺旋弹簧，利用良好的缓冲性能，能够稳定因形变部位22发生变形产生的晃动和冲击，稳定性好；通过设置内部空间的最小直径大于检测光纤3的直径，能够有效保护检测光纤3，避免检测光纤3与变径螺旋弹簧接触，提高测量精度。

在一实施例中，变径螺旋弹簧可以由碳钢制成，长度大于或者等于10cm，最大可压缩距离大于或者等于5cm。

在一实施例中，变径螺旋弹簧的形状不限，示例性的，变径螺旋弹簧可以设置成两端细，中间粗，一端抵接在待测部位21上，另一端抵接在锁紧件111的端面上。

在一实施例中，锁紧组件11包括固定件113，固定件113固定于待测部位21，预紧件112连接锁紧件111和固定件113。示例性的，预紧件112背离锁紧件111的一端与固定件113连接。

示例性的，固定件113分别固定在两待测部位21上，固定方式不限，示例性的可以是卡接、胶接、焊接或者螺接等，这样，固定件113就可以为预紧件112拉紧检测光纤3提供稳定支撑点；检测光纤的保护装置11以两锁紧件111的中间为对称轴，一侧的结构以固定件113、预紧件112和锁紧件111组成。

本实施例中通过设置固定件113于待测部位21上，为预紧件112拉紧检测光纤3提供稳定的支撑点。

在一实施例中，请参阅图4，固定件113可以是空鼓，示例性的，空鼓的形状可以是椭球形，空鼓的两端直径小于螺旋弹簧的最小直径，在压缩抵接时，可以使空鼓一端卡在螺旋弹簧内，防止螺旋弹簧窜动，提高测量精度。

可以理解的是，这里固定件113的结构不限，可以是其他结构，示例性的，固定件113可以是阶梯轴，小端直径小于螺旋弹簧最小直径，大端直径大于螺旋弹簧最小直径，也就是说，固定件113的结构只需设置成在轴向完成对螺旋弹簧的固定，避免窜动即可。

在一实施例中，锁紧组件11包括安装板114，固定件113与安装板114连接，安装板114与待测部位21连接。

示例性的，安装板114的底面尺寸可以是3cm×3cm×0.5cm，底面平整，表面光滑，可以通过卡接、胶接、焊接或者螺接等的方式固定在待测部位21的表面，而固定件113也可以以同样的方式固定在安装板114上，可以理解的是，待测部位21的表面可能存在结构起伏较大、不平整的情况，如果将固定件113直接固定在待测部位21上，有可能造成测量不够准确，而且，在安装和拆卸过程中可能对检测光纤的保护装置1造成损坏。

本实施例中采用在待测部位21上安装安装板114，可以避免固定件113与待测部位21接触，提高检测光纤3的测量精度，方便对检测光纤的保护装置1进行安装与拆卸。

在一实施例中，请参阅图5，锁紧件111形成有紧固孔111a，检测光纤3穿设于紧固孔111a内，紧固孔111a的壁面抵紧检测光纤3。这样，当锁紧时，就不会出现锁紧件111与检测光纤3发生相对滑动的现象。

在一实施例中，请参阅图6和图7，锁紧件111包括两个锁紧单元1111，锁紧单元1111形成有开口槽1111a，两个锁紧单元1111能够相对打开过着闭合；两个锁紧单元1111处于打开状态下，检测光纤3能够放入其中一个锁紧单元1111的开口槽1111a内；两个锁紧单元1111处于闭合状态下，两个锁紧单元1111的开口槽1111a配合形成紧固孔111a。

示例性的，锁紧单元1111可以是直径为2cm，长度为2cm的半圆柱体，开口槽1111a贯穿半圆柱体，当两个半圆柱体打开时，将检测光纤3放入任意一个开口槽1111a中，当关闭时，两半圆柱体闭合连接成为一个圆柱体，两开口槽1111a配合组成紧固孔111a，检测光纤3位于紧固孔111a内，实现对检测光纤3的锁紧。可以理解的是，锁紧单元1111的形状不限，例如，锁紧单元1111的形状可以是长方体、正方体或者椭球体等，只要保证闭合后两开口槽1111a形成的紧固孔111a能够锁紧检测光纤3即可。

本实施例采用两个锁紧单元1111，打开时安装检测光纤3，闭合时锁紧检测光纤3，安拆效率高。

在一实施例中，两个锁紧单元1111卡接，以保持闭合状态。示例性的，两锁紧单元1111表面均具有凸起，待闭合后，通过卡扣套接在两凸起上，将两锁紧单元1111固定为一体，便于安装与拆卸。

在一实施例中，两锁紧单元1111还可通过胶接、焊接以及螺接固定为一体。

在一实施例中，紧固孔111a的直径小于检测光纤3的直径。便于锁紧检测光纤3，减少出现相对滑动的现象。

在一实施例中，紧固孔111a的壁面形成有锯齿111a1，锯齿111a1的尖端抵紧检测光纤3。示例性地，锯齿111a1的形状可以是三棱锥，当两锁紧单元1111闭合后，锯齿111a1抵接位于紧固孔111a内的检测光纤3，进一步锁紧检测光纤3。

在一实施例中，锯齿111a1的数量为多个，锯齿111a1中的部分为第一锯齿111a11，锯齿111a1中的另外部分为第二锯齿111a12，多个第一锯齿111a11沿紧固孔111a的周向间隔布置，多个第二锯齿111a12沿紧固孔111a的轴向方向间隔布置。示例性的，沿紧固孔111a的周向间隔设置4个第一锯齿111a11，沿紧固孔111a的轴向方向间隔铺满整个紧固孔111a。通过周向间隔设置第一锯齿111a11，轴向间隔设置多个第二锯齿111a12，能够保证位于紧固孔111a内的检测光纤3的受力稳定，紧固性好。

本申请实施例另一方面公开了一种检测光纤的保护装置的安装方法，请参阅图8，安装方法包括：

S1、将两个锁紧组件11的部分分别固定在形变部位22两侧的待测部位21上；

S2、压缩所述锁紧组件11的预紧件112以拉紧位于所述待测部位21上的所述检测光纤3；

S3、通过锁紧件111锁紧所述检测光纤3，以在所述形变部位22保留预留长度31的所述检测光纤3，其中，所述预留长度3大于两个所述锁紧组件11之间的间距。

示例性的，可以使用环氧树脂将固定件113分别安装在形变部位22两侧的待测部位21的表面，检测光纤3从形变部位22的一侧固定件113穿入，然后依次穿过两个预紧件112，最后从另一侧的固定件112穿出；将检测光纤3拉紧，压缩形变部位22一侧的预紧件112至2～3cm后，将一个锁紧件111紧贴预紧件112安装在检测光纤3上，然后压缩另一侧的预紧件112至2～3cm后，将另一个锁紧件111紧贴预紧件112安装在检测光纤上，最后控制预留长度31大于两锁紧组件11之间的间距10～15cm左右。

本实施例提供的安装方法，操作、结构简单，能够稳定保护检测光纤3的同时，进一步提高测量的精确性。

以上所述，仅为本申请的较佳实施例而已，并非用于限定本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所有的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本申请的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种检测光纤的保护装置，其特征在于，被测结构包括至少两个待测部位和至少一个形变部位，所述形变部位位于相邻的两个所述待测部位之间，所述检测光纤设置于所述待测部位和所述形变部位上，以检测所述待测部位；所述保护装置包括能够锁紧所述检测光纤的锁紧组件，位于所述形变部位处的两个所述待测部位均固定有所述锁紧组件，位于所述形变部位处的两个所述锁紧组件之间具有预留长度的所述检测光纤，所述预留长度大于两个所述锁紧组件之间的间距。

2.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于，所述锁紧组件包括：

锁紧件，所述锁紧件能够锁紧所述检测光纤；

预紧件，与所述锁紧件连接，所述预紧件用于保持位于所述待测部位和所述锁紧件之间的所述检测光纤处于拉紧状态。

3.根据权利要求2所述的保护装置，其特征在于，所述锁紧组件包括固定件，所述固定件固定于所述待测部位，所述预紧件连接所述锁紧件和所述固定件。

4.根据权利要求3所述的保护装置，其特征在于，所述锁紧组件包括安装板，所述固定件与所述安装板连接，所述安装板与所述待测部位连接。

5.根据权利要求2所述的保护装置，其特征在于，所述锁紧件形成有紧固孔，所述检测光纤穿设于所述紧固孔内，所述紧固孔的壁面抵紧所述检测光纤。

6.根据权利要求5所述的保护装置，其特征在于，所述锁紧件包括两个锁紧单元，所述锁紧单元形成有开口槽，两个所述锁紧单元能够相对打开或闭合；两个所述锁紧单元处于打开状态下，所述检测光纤能够放入其中一个所述锁紧单元的开口槽内；两个所述锁紧单元处于闭合状态下，两个所述锁紧单元的开口槽配合形成所述紧固孔。

7.根据权利要求6所述的保护装置，其特征在于，两个所述锁紧单元卡接，以保持闭合状态。

8.根据权利要求5所述的保护装置，其特征在于，所述紧固孔的直径小于所述检测光纤的直径。

9.根据权利要求6所述的保护装置，其特征在于，所述紧固孔的壁面形成有锯齿，所述锯齿的尖端抵紧所述检测光纤。

10.根据权利要求9所述的保护装置，其特征在于，所述锯齿的数量为多个，所述锯齿中的部分为第一锯齿，所述锯齿中的另外部分为第二锯齿，多个所述第一锯齿沿所述紧固孔的周向间隔布置，多个所述第二锯齿沿所述紧固孔轴向间隔布置。

11.根据权利要求2所述的保护装置，其特征在于，所述预紧件为弹性件，所述弹性件保持压缩状态，以拉紧所述检测光纤。

12.根据权利要求11所述的保护装置，其特征在于，所述预紧件为螺旋弹簧，所述检测光纤贯穿所述螺旋弹簧的内部空间。

13.根据权利要求12所述的保护装置，其特征在于，所述螺旋弹簧为变径螺旋弹簧，所述螺旋弹簧的内部空间的最小直径大于所述检测光纤的直径。

14.一种检测光纤的保护装置的安装方法，其特征在于，所述安装方法包括：

将两个锁紧组件的部分分别固定在形变部位两侧的待测部位上；

压缩所述锁紧组件的预紧件以拉紧位于所述待测部位上的所述检测光纤；

通过锁紧件锁紧所述检测光纤，以在所述形变部位保留预留长度的所述检测光纤，其中，所述预留长度大于两个所述锁紧组件之间的间距。

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