CN204666103U - 基于光纤光栅的机场道面竖向应变监测装置 - Google Patents

Abstract

一种基于光纤光栅的机场道面竖向应变监测装置。其包括多个FBG传感器、分线器、多根光纤跳线、铠装光纤、主光缆和光纤光栅解调仪；多个FBG传感器沿竖向分布设置在机场道面板上道面灯光孔的内侧壁上；分线器的输出端通过多根光纤跳线分别与多个FBG传感器相连，输入端与铠装光纤连接；铠装光纤连接位于地下的主光缆；主光缆连接光纤光栅解调仪的信号输出\接收端。本实用新型优点：施工操作方便，对道面结构整体性影响小；测点成活率高，FBG传感器无需预埋安装，不受施工过程影响，整个监测装置位于机场道面表面以下，受交通荷载和环境因素影响小，通过测量飞机轮载引起的道面竖向剪切变形分析道面受力状态，结果可靠；附属设施要求低。

Description

基于光纤光栅的机场道面竖向应变监测装置

技术领域

本实用新型属于应变测量与道面结构安全技术领域，具体涉及一种基于光纤光栅的机场道面竖向应变监测装置。

背景技术

由于机场混凝土道面长期承受飞机轮载和环境因素的共同作用，因此容易发生局部开裂破坏等问题，从而危害飞机起降安全，并影响跑道的正常使用寿命。道面结构安全是当前机场工程界普遍面对的一项技术难题。国际民航组织(ICAO)和我国《民用机场运行安全管理规定》要求对机场道面安全状况每五年进行一次综合评价，但由于时间间隔较长，因此难以及时反映道面的突发病害和偶然破坏。因此，需要对机场道面板内应变水平进行实时监测，以评估道面结构损坏发展情况，为道面结构加固维修提供参考。目前传统的道面应变测量方法主要采用电子类应变计传感器或机械类应变计传感器(如电阻式、差动式和振弦式等)。其中，电子类应变计存在抗潮防水性差、易受电磁干扰、信号长距离传输衰减明显等问题；机械类应变计灵敏性差、分辨率低、几何尺寸大、难以满足道面结构空间限制要求。

光纤光栅传感技术可以将道面应变响应信号转换为光栅折射光波长变化，由此建立起道面微应变与光栅中心波长之间的相关关系。光纤光栅传感器以光信号为载体，以光纤为传输介质，受电磁干扰影响小，长距离传输数据稳定性明显优于传统测试技术。其中FBG(光纤布拉格)光栅传感器尺寸小、重量轻、精度高，对测试结构影响小，因此可满足多点分布式测量要求。另外，由于传感器内不含电子元器件，对防潮防腐蚀要求低，为道面长期监测提供了理想的技术手段。

目前应用光纤光栅技术测量道面结构响应多采用传感器预埋方式，通过专用支架实现测点布置和空间定位。由于FBG传感器上光纤纤细脆弱，抗剪切能力差，容易在粗放的混凝土浇筑施工过程中因机械外力作用而受到损坏，从而极大影响测点成活率，且修补极为困难。另外，对于机场既有道面结构，预埋传感器布置方式难以大规模适用。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种无需破坏道面结构，适用于机场既有道面结构的基于光纤光栅的机场道面竖向应变监测装置。

为了达到上述目的，本实用新型提供的基于光纤光栅的机场道面竖向应变监测装置包括多个FBG传感器、分线器、多根光纤跳线、铠装光纤、主光缆和光纤光栅解调仪；其中，多个FBG传感器沿竖向分布设置在机场道面板上道面灯光孔的内侧壁上；分线器的输出端通过多根光纤跳线分别与多个FBG传感器相连，输入端与铠装光纤连接；铠装光纤连接位于地下的主光缆；主光缆连接光纤光栅解调仪的信号输出\接收端。

所述的FBG传感器采用带温补的双栅铠装表面式光纤光栅传感器。

所述的分线器固定设置在道面灯光孔的底面上；光纤光栅解调仪设置在飞行区以外的设备间内。

本实用新型提供的基于光纤光栅的机场道面竖向应变监测装置具有如下优点：

1)施工操作方便，本监测装置结合机场道面板上既有道面灯光孔实现准分布布设，适用于机场已建成跑道，对道面结构整体性影响小；

2)测点成活率高，FBG传感器无需预埋安装，不受施工过程影响，整个监测装置位于机场道面表面以下，受交通荷载和环境因素影响小，通过测量飞机轮载引起的道面竖向剪切变形分析道面受力状态，结果可靠稳定；

3)附属设施要求低，利用机坪下铺主光缆进行数据通讯，光纤长距离传输信号衰减小，数据稳定性好，终端接收设备可设置于飞行区以外，不占用跑道周边空间，对机场正常运行影响小。

附图说明

图1为本实用新型提供的基于光纤光栅的机场道面竖向应变监测装置组装结构示意图。

图2为本实用新型提供的基于光纤光栅的机场道面竖向应变监测装置在机场道面上布置状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型提供的基于光纤光栅的机场道面竖向应变监测装置进行详细说明。

如图1-图2所示，本实用新型提供的基于光纤光栅的机场道面竖向应变监测装置包括多个FBG传感器1、分线器2、多根光纤跳线3、铠装光纤7、主光缆6和光纤光栅解调仪5；其中，多个FBG传感器1沿竖向分布设置在机场道面板8上道面灯光孔9的内侧壁上；分线器2的输出端通过多根光纤跳线3分别与多个FBG传感器1相连，输入端与铠装光纤7连接；铠装光纤7连接位于地下的主光缆6；主光缆6连接光纤光栅解调仪5的信号输出\接收端。

所述的FBG传感器1采用带温补的双栅铠装表面式光纤光栅传感器。

所述的分线器2固定设置在道面灯光孔9的底面上；光纤光栅解调仪5设置在飞行区以外的设备间内。

现将本实用新型提供的基于光纤光栅的机场道面竖向应变监测装置的安装和使用过程阐述如下：

安装时首先由工作人员将多个FBG传感器1通过多根光纤跳线3与分线器2的输出端相连而组成一个单孔测试组，光纤跳线3材料具有较好的耐腐蚀性、抗疲劳性，且弹性范围较宽；然后打开机场道面板8上道面灯光孔9上端的盖板4，将多个FBG传感器1沿竖向分布固定于道面灯光孔9的内侧壁上，在此过程中应保证各光纤跳线3的转弯处为弧线，避免出现直角和绕环，从而可减少光信号传输损失；可采用胶粘剂进行FBG传感器1的固定，并且胶粘剂应该与基体材料粘结性良好，具有较高的抗剪强度和耐久性，胶粘剂内不能出现气泡，以避免凝固后使光栅产生不均匀变形而影响放射波峰；之后将分线器2的输入端通过光纤熔接机与铠装光纤7连接，并将铠装光纤7连接地下主光缆6，然后将分线器2固定设置在道面灯光孔9的底面上，盖好盖板4，由此完成一个本监测装置安装。可在机场道面板8上的多个道面灯光孔9内分别安装一个本监测装置，在实际使用过程中，FBG传感器1实时检测飞机动荷载冲击而引起的机场道面结构剪切变形，然后经光纤跳线3、分线器2、铠装光纤7、主光缆6汇集各个监测装置的检测数据，并统一传输至光纤光栅解调仪5的信号输出\接收端，最后由光纤光栅解调仪5进行结果记录和保存，以供工作人员分析使用。

Claims (3)

1.一种基于光纤光栅的机场道面竖向应变监测装置，其特征在于：其包括多个FBG传感器(1)、分线器(2)、多根光纤跳线(3)、铠装光纤(7)、主光缆(6)和光纤光栅解调仪(5)；其中，多个FBG传感器(1)沿竖向分布设置在机场道面板(8)上道面灯光孔(9)的内侧壁上；分线器(2)的输出端通过多根光纤跳线(3)分别与多个FBG传感器(1)相连，输入端与铠装光纤(7)连接；铠装光纤(7)连接位于地下的主光缆(6)；主光缆(6)连接光纤光栅解调仪(5)的信号输出\接收端。

2.根据权利要求1所述的基于光纤光栅的机场道面竖向应变监测装置，其特征在于：所述的FBG传感器(1)采用带温补的双栅铠装表面式光纤光栅传感器。

3.根据权利要求1所述的基于光纤光栅的机场道面竖向应变监测装置，其特征在于：所述的分线器(2)固定设置在道面灯光孔(9)的底面上；光纤光栅解调仪(5)设置在飞行区以外的设备间内。