CN115031652B - 一种接续式光纤大变形测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种接续式光纤大变形测试装置及测试方法，应用于工程结构监测、检测技术领域，装置包括连接段光纤、第一测量段光纤、第二测量段光纤、接续段光纤、接续装置和装置保护壳，接续装置包括护筒、封闭盖和连接件，通过第一测量段光纤、第二测量段光纤和接续段光纤，进行分级测试，能够实现小变形和大变形的测试；该装置结构简单，极大缩小传感器尺寸，充分发挥光纤高精度、低成本的优势，有效提高了光纤小应变测试大变形的量程，实现光纤测试变形量的有效扩充；安装方法便捷易操作，省去了封装，易于工程上应用和实现；测试方法将原先的变形可测量长度，扩展至三段光纤范围累加，扩大了常规情况下的测量范围，实现可变大量程的变形测量。

Description

一种接续式光纤大变形测试装置及测试方法

技术领域

本发明涉及工程结构监测、检测技术领域，特别涉及一种接续式光纤大变形测试装置及测试方法。

背景技术

工程结构在风、温度、地震、车辆、疲劳等因素作用下，会产生影响结构安全的变位，这种变位直接威胁结构的设备安全，必须定期进行检测，或者开展实时监测。而这种检测/监测大部分处于裸露环境，对于监测设备的耐久性、稳定性和精度有着很高的要求。分布式光纤传感技术具有耐环境腐蚀、高检测精度，可实现分布式测量等优点，在光纤沿线上能获得被测量区域在时间和空间上的连续分布信息。其独特的应用场景取代了相当一部分的普通传感器，成为了公路、铁路、航空、管道等工程结构检测/监测技术领域的首选传感器。但是光纤的变形测量范围受限于光纤本身刚度的限制，作为变形测量时，最大应变范围宜控制在±10000με，当进行位移测量时，在1米范围内最大的变形宜控制在10mm，当变形过大，光纤易数据失真，光纤甚至脆断破坏。

现有的相关发明，“CN201610283892.X一种光纤均匀应力施加装置”中，将光纤固定在直线滑轨两端的夹持装置上，通过光纤与弹簧或弹性橡胶等弹性变形结构同步变形，使光纤均匀拉伸。但这种装置在精确控制光纤拉伸距离上存在局限，试验过程中产生的误差较大，因此不能应用光纤进行大变形测试。

“CN109373925A一种基于光纤小应变的大变形测试装置及测试方法”中，通过箱体内收容架设定位多个传动模组，接入多根光纤的两端，形成多个测试回路，多个动夹具被构造设计为被多个滑块分别驱动将光纤相对静夹具拉伸，通过换轮组的传递实现大变形测量的目的。但受限于换轮组内部的复杂结构和传递特征，此装置相对光纤整体体积较大，无论是埋置于桥梁结构的混凝土中，还是放置于路基结构的土体中均非常不便，限制了结构的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种接续式光纤大变形测试装置及测试方法，该装置结构简单、方便安装布置、可靠性高、可连续测量光纤大变形，可以实现基于光纤应变的结构进行大变形测试，得到结构总的形变量。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种接续式光纤大变形测试装置，其包括第一测量段光纤、第二测量段光纤、接续段光纤和接续装置，接续装置包括护筒、封闭盖和连接件，护筒内设有空腔且两端开口，护筒的两端或靠近两端处分别设置封闭盖，连接件、接续段光纤位于空腔内，且连接件、接续段光纤的两端分别连接护筒两端的封闭盖内侧，接续段光纤长度大于连接件长度，接续段光纤在空腔内弯曲设置，第一测量段光纤和第二测量段光纤的内端分别连接至护筒两端的封闭盖外侧，第一测量段光纤和第二测量段光纤的外端用于固定至待测结构。

通过第一测量段光纤、第二测量段光纤能够对待测结构的小变形进行测试，在测试装置承载超出第一测量段光纤和第二测量段光纤的承载范围后，通过接续装置能够继续进行测试，通过连接件保持接续段光纤在小变形情况下不产生变化，连接件断裂后，两个封闭盖分别通过第一测量段光纤和第二测量段光纤拉开距离，接续段光纤逐渐拉直，再通过第一测量段光纤、接续段光纤和第二测量段光纤进行测试；通过多段式的光纤在不同情况下分别工作的方式，实现可变大量程的变形测量，由高精度应变测量实现大变形的解译。

在本发明较佳的实施例中，上述所述接续段光纤的长度满足：

l _z ＜l _q ＜l _z +0.8ε_有效（l ₁+l ₂）

其中，l _q 为接续装置内部接续段光纤长度，l _z 为两个封闭盖之间的间距，l ₁ 为第一测量段光纤的初始距离, l ₂ 为第二测量段光纤的初始距离，ε _有效为光纤断裂前测量的有效应变；通过接续段光纤长度的设置，能够实现基于光纤应变的结构进行大变形测试，确保测量应变时，接续段光纤具有适宜的长度，既能够对小变形进行测量，也能够测出结构的大变形。

在本发明较佳的实施例中，上述连接件的抗拉强度小于第一测量段光纤、第二测量段光纤的抗拉强度；确保连接件先于第一测量光纤、第二测量光纤断裂，只需要简单拉直光纤光栅，通过待测结构形变产生的预应力即可实现，测量容易实施，也简化了对装置封装的要求。

在本发明较佳的实施例中，上述连接件设置有若干根，连接件为非弹性材质结构件；通过若干根的连接件设置，能够保证两个封闭盖之间的连接强度，同时增加两个封闭盖的连接结构稳定性；连接件具有脆性，在第一测量段光纤和第二测量段光纤测试时，避免连接件产生弹性形变，影响测量结果。

在本发明较佳的实施例中，上述测试装置还包括连接段光纤，第一测量段光纤和第二测量段光纤的外端分别与连接段光纤连接；通过连接段光纤，能够和第一测量段光纤、第二测量段光纤组成一段完整的光纤，以便于对光纤中的信号进行测试。

在本发明较佳的实施例中，上述连接段光纤、第一测量段光纤、接续段光纤和第二测量段光纤分别为同一根光纤上的不同段，光纤上与待测结构的固定处分别形成光纤固定端A和光纤固定端B；通过一根光纤，在光纤两端实现测试，方便操作。

在本发明较佳的实施例中，上述测试装置还包括装置保护壳，接续装置、第一测量段光纤和第二测量段光纤置于装置保护壳内；通过装置保护壳能够对第一测量段光纤、第二测量段光纤和接续装置进行保护，避免外界的影响。

一种接续式光纤大变形测试装置的安装方法，采用上述的接续式光纤大变形测试装置，其包括以下步骤：

A1、先将两个光纤夹持装置固定在待测结构上，通过一个光纤夹持装置固定光纤的一端形成光纤固定端A，并将光纤固定端A作为第一测量段光纤的起始端，顺着光纤布置方向，定位第一测量段光纤的末端，光纤穿过封闭盖后将第一测量段光纤的末端与接续装置第一端的封闭盖固定；

A2、将第一测量段光纤的末端作为接续段光纤的起始端，在接续装置内放置接续段光纤，定位接续段光纤的末端，光纤穿过另一封闭盖后将接续段光纤的末端与接续装置第二端的封闭盖固定；

A3、以接续装置第二端的封闭盖外端为第二测量段光纤的起始端，顺着光纤布置方向，定位第二测量段光纤的末端，并通过另一个光纤夹持装置固定第二测量段光纤的末端，形成光纤固定端B，最后设置装置保护壳将第一测量段光纤、接续装置和第二测量段光纤保护在其中。

通过光纤夹持装置能够提供固定光纤的结构，通过将光纤固定在两个光纤夹持装置，实现光纤与待测结构的连接，以便于通过光纤对待测结构的变形进行测量，通过布置第一测量段光纤和第二测量段光纤，实现对待测结构小变形的测量，通过布置接续段光纤及接续装置，增加了光纤的长度，实现分级工作，延长了可测量范围。

一种接续式光纤大变形测试方法，采用上述的接续式光纤大变形测试装置，其包括以下步骤：

B1、待测结构产生变形后，通过两个光纤夹持装置将变形产生的张拉力传递至第一测量段光纤、第二测量段光纤和接续装置；

B2、当待测结构变形在第一测量段光纤和第二测量段光纤的承载范围内时，通过测量形变下第一测量段光纤和第二测量段光纤的相对波长漂移量，计算待测结构的变形；

B3、当待测结构变形超过接续装置的承载范围后，连接件在张拉受力下断裂，接续段光纤在封闭盖的作用下逐渐拉直，通过测量形变下第一测量段光纤、第二测量段光纤和接续段光纤的相对波长漂移量，计算待测结构的变形。

基于光纤高精度、低成本的优势，对结构变形量进行测量，在结构形变量较小时，通过第一测量段光纤和第二测量段光纤测量，在结构形变量较大时，将变形量扩展至第一测量段光纤、接续段光纤和第二测量段光纤测量范围三段累加，缩小了传感器尺寸的情况下，对光纤变形量有效扩充，实现了光纤小应变的大变形测量，扩大了常规情况下结构变形的测量范围。

在本发明较佳的实施例中，上述步骤B3中，通过下式计算待测结构的变形：

其中，l _q 为接续装置内部接续段光纤长度，l ₁ 为第一测量段光纤的初始距离, l ₂ 为第二测量段光纤的初始距离，Δλ _B 为由于结构的形变引起第一测量段光纤和第二测量段光纤的光栅中心波长的漂移量；λ _B 为光纤光栅在自由状态下的布拉格中心波长，P _e 为光纤的有效弹光系数，Δl为测试装置的总变形量。

通过将测量阶段分为两个阶段，当结构变形逐渐增大，超过接续装置的承载范围后，接续装置内部自动断开，第一测量段光纤、接续段光纤盒第二测量段光纤形成一体，应变一致，共同受力，第一测量段光纤和第二测量段光纤应变变小，接续段光纤开始受力，整体产生变形量，实现结构大变形量的测量。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、该测试装置通过第一测量段光纤、第二测量段光纤能够对待测结构的小变形进行测试，在测试装置承载超出第一测量段光纤和第二测量段光纤的承载范围后，再通过第一测量段光纤、接续段光纤和第二测量段光纤进行测试，该测试装置结构简单，体积小，具有适应复杂恶劣工程环境的耐久性能，可以极大缩小传感器尺寸，在有限成本内实现超大变形量程的测量，充分发挥光纤高精度、低成本的优势，有效提高了光纤小应变测试大变形的量程，实现光纤测试变形量的有效扩充，可根据工程构筑物的变形破坏极限设计传感器的最大有效测量范围。

2、该安装方法，安装便捷，易于工程上应用和实现，便于装置在土木工程结构、岩土体的安装与埋设，易于在工程现场开展且可以实现远程自动化，测试装置只需简单拉直光纤光栅，略微施加微小预应力即可，大大简化了封装装置和封装工艺，省去了对技术人员的封装要求。

3、该测试方法，操作方便，通过多段式的光纤在不同情况下分别工作的方式，实现可变大量程的变形测量，由高精度应变测量实现大变形的解译，计算方法简单，计算结果精确，适用于结构智能建造中大变位智能控制和工程构筑物的健康监测，为分布式光纤测试技术在工程领域的应用提供有力的保障。

附图说明

图1为本发明接续式光纤大变形测试装置的结构示意图；

图2为本发明接续装置的结构示意图；

图3为本发明封闭盖与连接件的示意图；

图4为本发明接续式光纤大变形测试装置的安装方法步骤图；

图5为本发明接续式光纤大变形测试方法步骤图；

图6为本发明接续式光纤大变形测试装置的原始状态示意图；

图7为本发明接续式光纤大变形测试装置在第一测量段光纤和第二测量段光纤测量时的状态示意图；

图8为本发明接续式光纤大变形测试装置在第一测量段光纤、第二测量段光纤和接续段光纤共同测量时的状态示意图；

图中标记：1-光纤固定端A；2-光纤固定端B；3-连接段光纤；4-第一测量段光纤；5-接续段光纤；6-接续装置；61-护筒；62-封闭盖；63-连接件；7-第二测量段光纤；8-装置保护壳；9-光纤夹持装置。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

请参照图1，本实施例提供一种接续式光纤大变形测试装置，其中，大变形是桥梁的有限变形理论中的概念，是指桥梁结构产生较大变形，需要考虑力随结构变形的变化，采用光纤测试变形为本领域通常采用的技术手段，本领域技术人员能够实施，光纤测量变形是一种高精度的测试方式；测试装置包括连接段光纤3、第一测量段光纤4、第二测量段光纤7、接续段光纤5、接续装置6和装置保护壳8，接续装置6包括护筒61、封闭盖62和连接件63，连接段光纤3、第一测量段光纤4、接续段光纤5和第二测量段光纤7分别为同一根光纤上的不同段，光纤上与待测结构的固定处分别形成光纤固定端A1和光纤固定端B2，而光纤固定端A1和光纤固定端B2分别通过光纤夹持装置9进行固定，通过一根光纤，在光纤两端实现测试，方便操作；通过第一测量段光纤4、第二测量段光纤7能够对待测结构的小变形进行测试，在测试装置承载超出第一测量段光纤4和第二测量段光纤7的承载范围后，接续装置6能够断开，使得第一测量段光纤4、接续段光纤5和第二测量段光纤7拉直，并进行测试，通过多段式的光纤在不同情况下分别工作的方式，能够将原先的变形可测量长度，扩展至第一测量段光纤4测量范围+第二测量段光纤7测量范围+接续段光纤5测量范围三段累加，扩大了常规情况下的测量范围，实现可变大量程的变形测量。

本实施例中，在第一测量段光纤4的外端和第二测量段光纤7的外端都分别连接有连接段光纤3，上述两个连接处分别通过光纤夹持装置9固定至待测结构，光纤夹持装置9为现有的产品，用于将光纤固定，而第一测量段光纤4和第二测量段光纤7的内端分别与接续段光纤5连接，且第一测量段光纤4和接续段光纤5的连接处，与一封闭盖62相互固定，第二测量段光纤7和接续段光纤5的连接处，与另一封闭盖62相互固定，即接续段光纤5的两端分别与两端的封闭盖62的内侧固定，确保接续段光纤5的两端不能相对于封闭盖62松脱，在接续装置6的护筒61内，接续段光纤5长度大于连接件63长度，接续段光纤5在空腔内弯曲设置，接续段光纤5的长度范围为下列公式1：

l _z ＜l _q ＜l _z +0.8ε_有效（l ₁+l ₂） （1）

其中，l _q 为接续装置6内部接续段光纤5长度，l _z 为两个封闭盖62之间的间距，l ₁ 为第一测量段光纤4的初始距离, l ₂ 为第二测量段光纤7的初始距离，ε _有效为光纤断裂前测量的有效应变；通过接续段光纤5长度的设置，能够实现基于光纤应变的结构进行大变形测试，确保测量应变时，接续段光纤5具有适宜的长度，既能够对小变形进行测量，也能够测出结构的大变形。

在测试时，连接段光纤3、第一测量段光纤4、第二测量段光纤7和接续段光纤5组成一段完整的光纤，以便于对光纤中的信号进行测试，在待测结构产生小变形时，通过测试第一测量段光纤4和第二测量段光纤7即可实现，通过连接件63保持接续段光纤5在小变形情况下不产生变化，在待测结构产生大变形时，连接件63断裂后，两个封闭盖62分别通过第一测量段光纤4和第二测量段光纤7拉开距离，接续段光纤5逐渐拉直，第一测量段光纤4、接续段光纤5和第二测量段光纤7形成整体进行测试。

请参照图2和图3，本实施例中，第一测量段光纤4、第二测量段光纤7和接续装置6是置于装置保护壳8内的，装置保护壳8采用硬质材质制成，如钢材质，装置保护壳8呈筒体状，装置保护壳8的两端分别延伸至两个光纤夹持装置9处，通过装置保护壳8能够对第一测量段光纤4、第二测量段光纤7和接续装置6进行保护，避免外力直接作用于接续装置6，消除外界的影响；接续装置6位于装置保护壳8内的中部位置，接续装置6为护筒61、连接件63和两个封闭盖62构成，护筒61呈筒体状，护筒61内设有圆柱形空腔且护筒61的两端开口，连接件63、接续段光纤5都位于空腔内，而封闭盖62呈圆形片状，其大小正好与护筒61的内截面形状、尺寸相匹配，封闭盖62置于护筒61的两端或靠近两端处，本实施例中，封闭盖62靠近护筒61的端部，封闭盖62垂直于护筒61的内壁面设置，而封闭盖62的直径小于护筒61内截面圆的直径0.05mm，封闭盖62的外缘正好卡在护筒61的内壁，两个封闭盖62之间的间距小于护筒61的总长度，在接续段光纤5拉直时，封闭盖62仍然位于护筒61内。

两个封闭盖62之间通过连接件63进行连接，连接件63的两端分别与两个封闭盖62的内侧固定，连接件63的抗拉强度小于第一测量段光纤4、第二测量段光纤7的抗拉强度，确保连接件63先于第一测量光纤和第二测量光纤断裂，上述光纤的抗拉强度为现有一般的光纤材料的抗拉强度，由于规格或厂商不同，抗拉强度不同，具体参数需进行试验来确定，抗拉强度设置使得只需要简单拉直光纤光栅，通过待测结构形变产生的预应力即可实现，测量容易实施，也简化了对装置封装的要求；连接件63设置有若干根，连接件63为非弹性材质结构件，本实施例采用四根，也可采用其他数量，通过四根连接件63的设置，能够保证两个封闭盖62之间的连接强度，同时增加两个封闭盖62的连接结构稳定性，连接件63具有脆性，在第一测量段光纤4和第二测量段光纤7测试时，避免连接件63产生弹性形变，影响测量结果，且在第一测量段光纤4和第二测量段光纤7断裂前，连接件63能够在封闭盖62拉应力下断裂，避免出现光纤断裂的情况。

实施例2

请参照图4，一种接续式光纤大变形测试装置的安装方法，采用上述的接续式光纤大变形测试装置，其包括以下步骤：

A1、先将两个光纤夹持装置9固定在待测结构上，通过一个光纤夹持装置9固定光纤的一端形成光纤固定端A1，并将光纤固定端A1作为第一测量段光纤4的起始端，顺着光纤布置方向，定位第一测量段光纤4的末端，光纤穿过封闭盖62后将第一测量段光纤4的末端与接续装置6第一端的封闭盖62固定；

A2、将第一测量段光纤4的末端作为接续段光纤5的起始端，在接续装置6内放置接续段光纤5，定位接续段光纤5的末端，光纤穿过另一封闭盖62后将接续段光纤5的末端与接续装置6第二端的封闭盖62固定；

A3、以接续装置6第二端的封闭盖62外端为第二测量段光纤7的起始端，顺着光纤布置方向，定位第二测量段光纤7的末端，并通过另一个光纤夹持装置9固定第二测量段光纤7的末端，形成光纤固定端B2，最后设置装置保护壳8将第一测量段光纤4、接续装置6和第二测量段光纤7保护在其中。

通过光纤夹持装置9能够提供固定光纤的结构，通过将光纤固定在两个光纤夹持装置9，实现光纤与待测结构的连接，以便于通过光纤对待测结构的变形进行测量，通过布置第一测量段光纤4和第二测量段光纤7，实现对待测结构小变形的测量，通过布置接续段光纤5及接续装置6，增加了光纤的长度，实现分级工作，延长了可测量范围。

实施例3

请参照图5，一种接续式光纤大变形测试方法，采用上述的接续式光纤大变形测试装置，其包括以下步骤：

B1、请参照图6，在原始状态时，第一测量段光纤4和第二测量段光纤7处于拉直状态，接续段光纤5位于接续装置6中且处于弯曲状态，接续装置6并不发生变化，第一测量段光纤4和第二测量段光纤7并不受力且处于待工作状态；待测结构产生变形后，通过两个光纤夹持装置9将变形产生的张拉力传递至第一测量段光纤4、第二测量段光纤7和接续装置6。

B2、请参照图7，当待测结构变形在第一测量段光纤4和第二测量段光纤7的承载范围内时，即在固定端A与固定端B范围内受力产生变形，测试装置受力而处于工作状态，接续段装置在承载力范围内不变形，由第一测量段光纤4与第二测量段光纤7产生变形，通过测量形变下第一测量段光纤4和第二测量段光纤7的相对波长漂移量，计算待测结构的变形；基于光纤高精度、低成本的优势，对结构变形量进行测量，在结构形变量较小时，通过第一测量段光纤4和第二测量段光纤7测量。

根据光纤光栅对于应变的传感原理，这一轴向应变所引起的光纤光栅的相对波长漂移量为下列公式2：

（2）

根据应变公式3：

（3）

所以，通过下列公式4计算待测结构的变形：

（4）

其中，Δλ _B 为由于结构的形变引起第一测量段光纤4和第二测量段光纤7的光栅中心波长的漂移量；λ _B 为光纤光栅在自由状态下的布拉格中心波长，P _e 为光纤的有效弹光系数；Δl ₁ 和Δl ₂ 分别为第一测量段光纤4和第二测量段光纤7受力后的变形量，l ₁ 和l ₂ 分别为第一测量段光纤4和第二测量段光纤7的初始距离，Δl为测试装置的总变形量，ε为光纤测量应变。

B3、请参照图8，待测结构变形逐渐增大，当待测结构变形超过接续装置6的承载范围后，即当变形达到接续装置6承载能力时，接续装置6内部连接件63在张拉受力下断裂，接续段光纤5在封闭盖62的作用下逐渐拉直，此时接续段光纤5与第一测量段光纤4、第二测量段光纤7形成一体，应变一致，共同变形，第一测量段光纤4和第二测量段光纤7应变变小，接续段光纤5开始受力，通过测量形变下第一测量段光纤4、第二测量段光纤7和接续段光纤5的相对波长漂移量，计算待测结构的变形。

连接件63断开前测试装置的变形量为下列公式5：

Δl _d =ε_d（l ₁+l ₂） （5）

其中，ε _d 为连接件63断开前光纤的应变。

断开后，装置整体变形，所引起的光纤光栅的相对波长漂移量为下列公式6：

（6）

其中，l _q 为接续装置6内部接续段光纤5长度。

在结构形变量较大时，将变形量扩展至第一测量段光纤4、接续段光纤5和第二测量段光纤7测量范围三段累加，缩小了传感器尺寸的情况下，对光纤变形量有效扩充，实现了光纤小应变的大变形测量，扩大了常规情况下结构变形的测量范围；提升了测试装置的整体测量范围，增加的范围为ε（l _q —l _z ），其中，l _z 为两个封闭盖62之间的间距，通过将光纤光栅进行分段，实现分级工作，协同受力实现光纤变形测量范围的增加，增加的范围与测试装置的节段划分、光纤光栅的有效应变相关，理论提升范围为ε _有效 （l _q —l _z ）。

通过将测量阶段分为两个阶段，当结构变形逐渐增大，超过接续装置6的承载范围后，接续装置6内部自动断开，第一测量段光纤4、接续段光纤5和第二测量段光纤7形成一体，应变一致，共同受力，第一测量段光纤4和第二测量段光纤7应变变小，接续段光纤5开始受力，整体产生变形量，实现结构大变形量的测量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种接续式光纤大变形测试装置，其特征在于，包括第一测量段光纤、第二测量段光纤、接续段光纤和接续装置，所述接续装置包括护筒、封闭盖和连接件，所述护筒内设有空腔且两端开口，所述护筒的两端或靠近两端处分别设置封闭盖，所述连接件、所述接续段光纤位于所述空腔内，且所述连接件、所述接续段光纤的两端分别连接所述护筒两端的封闭盖内侧，所述接续段光纤长度大于所述连接件长度，所述接续段光纤在所述空腔内弯曲设置，所述第一测量段光纤和所述第二测量段光纤的内端分别连接至所述护筒两端的封闭盖外侧，所述第一测量段光纤和所述第二测量段光纤的外端用于固定至待测结构；所述连接件的抗拉强度小于所述第一测量段光纤、所述第二测量段光纤的抗拉强度，所述连接件设置有若干根，所述连接件为非弹性材质结构件；

所述接续段光纤的长度满足：

l _z ＜l _q ＜l _z +0.8ε_有效（l ₁+l ₂）

其中，l _q 为接续装置内部接续段光纤长度，l _z 为两个封闭盖之间的间距，l ₁ 为第一测量段光纤的初始距离，l ₂ 为第二测量段光纤的初始距离，ε _有效为光纤断裂前测量的有效应变。

2.根据权利要求1所述的接续式光纤大变形测试装置，其特征在于，还包括连接段光纤，所述第一测量段光纤和所述第二测量段光纤的外端分别与连接段光纤连接。

3.根据权利要求2所述的接续式光纤大变形测试装置，其特征在于，所述连接段光纤、第一测量段光纤、接续段光纤和第二测量段光纤分别为同一根光纤上的不同段，所述光纤上与待测结构的固定处分别形成光纤固定端A和光纤固定端B。

4.根据权利要求1-3任一所述的接续式光纤大变形测试装置，其特征在于，还包括装置保护壳，所述接续装置、所述第一测量段光纤和所述第二测量段光纤置于所述装置保护壳内。

5.一种接续式光纤大变形测试装置的安装方法，采用权利要求4所述的接续式光纤大变形测试装置，其特征在于，包括以下步骤：

A1、先将两个光纤夹持装置固定在待测结构上，通过一个光纤夹持装置固定光纤的一端形成光纤固定端A，并将光纤固定端A作为第一测量段光纤的起始端，顺着光纤布置方向，定位第一测量段光纤的末端，光纤穿过封闭盖后将第一测量段光纤的末端与接续装置第一端的封闭盖固定；

A2、将第一测量段光纤的末端作为接续段光纤的起始端，在接续装置内放置接续段光纤，定位接续段光纤的末端，光纤穿过另一封闭盖后将接续段光纤的末端与接续装置第二端的封闭盖固定；

A3、以接续装置第二端的封闭盖外端为第二测量段光纤的起始端，顺着光纤布置方向，定位第二测量段光纤的末端，并通过另一个光纤夹持装置固定第二测量段光纤的末端，形成光纤固定端B，最后设置装置保护壳将第一测量段光纤、接续装置和第二测量段光纤保护在其中。

6.一种接续式光纤大变形测试方法，采用权利要求4所述的接续式光纤大变形测试装置，其特征在于，包括以下步骤：

B1、待测结构产生变形后，通过两个光纤夹持装置将变形产生的张拉力传递至第一测量段光纤、第二测量段光纤和接续装置；

B2、当待测结构变形在第一测量段光纤和第二测量段光纤的承载范围内时，通过测量形变下第一测量段光纤和第二测量段光纤的相对波长漂移量，计算待测结构的变形；

B3、当待测结构变形超过接续装置的承载范围后，连接件在张拉受力下断裂，接续段光纤在封闭盖的作用下逐渐拉直，通过测量形变下第一测量段光纤、第二测量段光纤和接续段光纤的相对波长漂移量，计算待测结构的变形。

7.根据权利要求6所述的接续式光纤大变形测试方法，其特征在于，所述步骤B3中，通过下式计算待测结构的变形：

其中，l _q 为接续装置内部接续段光纤长度，Δλ _B 为由于结构的形变引起第一测量段光纤和第二测量段光纤的光栅中心波长的漂移量；λ _B 为光纤光栅在自由状态下的布拉格中心波长，P _e 为光纤的有效弹光系数，Δl为测试装置的总变形量。

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