CN1595056A - 光纤应变三维模拟实验台 - Google Patents
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Abstract
光纤应变三维模拟实验台，包括分立的二至三块平板，其中一块平板固定，另外每块平板至少设在一旋转驱动件，即手动或电动摇柄，驱动旋转驱动件时使平板移动或滑动，或在滑槽或滑板上运动，光纤固定在平板上，通过将平板的三维运动方向的设置，实验台上设有位移测量仪表和布里渊散射光时域反射测量仪，使测量信号与光纤变形位移相对应，以检验分布式光纤传感系统对结构局部变形监测的灵敏性和准确性。本发明实验台以此探索传感光纤的铺设方法和分布式光纤传感器的研制，为分布式光纤传感技术应用于工程实践提供必要的实验依据。
Description
技术领域
本发明涉及分布式光纤应变传感技术，模拟结构变形对分布式传感光纤的影响，是光纤应变三维模拟实验装置，以此检验分布式光纤应变传感技术对结构局部变形监测的灵敏性和准确性，对监测结果进行标定等。
背景技术
BOTDR(Brillouin optical time-domain reflectometer)，中文名称为布里渊散射光时域反射测量仪，是一种分布式的光纤应变传感器，可以连续测量几十公里范围内的光纤应变分布。目前，该技术已被成功应用在建筑、隧道、堤坝、边坡等构筑物的安全监测中。国内外的成功案例表明，该技术有着广阔的发展前景。但光纤应变与实际应力与变形的关系比较难确定。因此，如不能对光纤应变三维模拟标定，就不能对建筑应力和变形做出精确的分析和预报。
本发明正是基于以上光纤传感技术而研发的专门检验分布式光纤应变传感技术对结构局部变形监测的灵敏性和准确性、标定分布式应变传感光纤的实验装置。
发明内容
本发明的目的是：通过实验台的三维运动，模拟结构物的变形，如裂缝、错动等对光纤应变的影响，以此检验分布式光纤应变传感技术对结构局部变形监测的灵敏性和准确性，对监测结果进行标定等。
本发明的目的是这样实现的：光纤应变三维模拟实验台，是一个固定光纤的三维可变形装置，其结构包括分立的三块平板，位于中间的一块平板固定，另外两块平板设有旋转驱动件，即手动或电动摇柄，驱动旋转驱动件时使平板移动或滑动，或在滑槽或滑板上运动。将光纤固定在本装置上，包括在平板上多路光纤往复固定，通过旋转驱动件适度动作使多块平板产生变形，尤其是通过将平板的运动方向或不同位置的设置，以及不同方向驱动件的设置，可以制成三维驱动应力的可滑动应变测量仪。此时用布里渊散射光时域反射测量仪的信号与光纤变形位移相对应。同时实验台上设有位移测量仪表。
本发明的改进是：在平台上还特别固定模拟材料板如石膏板等，在平台表面平铺，再将光纤贴于模拟材料板表面，通过扩大平台间距离或扭曲，拉伸模拟材料板均匀变形，带动光纤变形。模拟材料板为石膏板、纤维板、环氧板等。
本发明的用途如下述：将分布式传感光纤贴于固定平台和可三维运动的平台表面，当活动平台作水平或垂直移动时，平台之间的距离发生变化，光纤受力拉伸或收缩，以此模拟结构物变形对光纤应变的影响。为了模拟结构物均匀变形，实验台还特别留有铆钉孔，可以将模拟材料板钉在平台表面，再将光纤贴于模拟材料板表面，通过扩大平台间距离，拉伸模拟材料板均匀变形，带动光纤变形。
本发明的特点是：本发明实验台是将工程结构中的复杂变形问题，以三组平台三维运动的方式表现出来，通过模拟结构物的变形，来检验分布式光纤传感系统对结构局部变形监测的灵敏性和准确性，标定监测结果，以此探索传感光纤的铺设方法和分布式光纤传感器的研制，为分布式光纤传感技术应用于工程实践提供必要的实验依据。本发明不仅适用于BOTDR的模拟试验，还适用于其它准分布或长尺寸的光纤传感检测技术如光纤布喇格光栅传感技术(FBG)等的模拟试验。
附图说明
图1为本发明装置的主视图
图2为本发明装置的俯视图
图3为本发明装置的侧视图
图中包括固定平台1、可三维运动的平台2、水平驱动件3、上下驱动件4、塑性面板5
具体实施方式
本实验台主要由三个独立平台组成。居于中间位置的平台是基准平台，其高度和角度都保持不变，其两边分立了两个活动平台，平台下部设有水平驱动件3、上下驱动件4、是三维设置的螺旋摇柄，动螺旋与活动平台的台架分层固定，通过摇动平台下的曲柄，可以控制两个活动平台进行水平和垂直的三维运动。平台之间，装有千分表或百分表位移测量仪表测量水平和垂直位移，从而将位移与BOTDR等检测结果有机结合。
更具体的说，三维运动的驱动装置螺旋摇柄是蜗轮蜗杆3装置，蜗轮蜗杆3固定的平板支承2再固定平板1。
模拟材料板为塑性板或石膏板等。
Claims (4)
1、光纤应变三维模拟实验台，其特征是包括分立的二至三块平板，其中一块平板固定，另外每块平板至少设在一旋转驱动件，即手动或电动摇柄，驱动旋转驱动件时使平板移动或滑动，或在滑槽或滑板上运动，光纤固定在平板上，通过将平板的三维运动方向的设置，实验台上设有位移测量仪表和布里渊散射光时域反射测量仪，使测量信号与光纤变形位移相对应，以检验分布式光纤传感系统对结构局部变形监测的灵敏性和准确性。
2、由权利要求1所述的光纤应变三维模拟实验台，其特征是在平台上固定模拟材料板再将光纤贴于模拟材料板表面。
3、由权利要求1所述的光纤应变三维模拟实验台，其特征是平台由三个独立平台组成，居于中间位置的平台是基准平台，其高度和角度固定，其两边分立了两个活动平台，平台下部设有水平驱动件(3)、上下驱动件(4)、是三维设置的螺旋摇柄，动螺旋与活动平台的台架分层固定，通过摇动平台下的曲柄，可以控制两个活动平台进行水平和垂直的三维运动。
4、由权利要求1所述的光纤应变三维模拟实验台，其特征是模拟材料板为塑性板或石膏板。
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