CN217465694U - 内固定式光纤光栅保护装置以及光纤光栅监测模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种内固定式光纤光栅保护装置，包括保护壳体，保护壳体上设有光纤光栅入口和光纤光栅出口，保护壳体内设有防护梁，防护梁为适于将光纤光栅中的传感器围护于内的环形梁并且于梁上设有光纤光栅穿入孔和光纤光栅穿出孔。另外还提供一种光纤光栅监测模块，包括光纤光栅和上述保护装置，保护壳体固定安装至监测点位处，光纤光栅依次穿过每一内固定式光纤光栅保护装置的光纤光栅入口、光纤光栅穿入孔、光纤光栅穿出孔和光纤光栅出口。本实用新型可对光纤光栅进行全包围、内固定式防护，使光纤光栅的状态保持稳定，提高监测结果的准确性和可靠性；上述保护装置结构简单、安装方便，能较好地适应工程安装要求。

Description

内固定式光纤光栅保护装置以及光纤光栅监测模块

技术领域

本实用新型涉及一种内固定式光纤光栅保护装置及配置有该内固定式光纤光栅保护装置的光纤光栅监测模块。

背景技术

近年来，光纤光栅传感技术的研究与应用引起了广泛的关注，相比较传统的传感测量技术，光纤光栅传感是一种新型传感技术，具有很多明显的优点，比如抗潮、抗腐、耐久性强，能在恶劣环境下工作，可靠性好、抗干扰性强，而且容易构成传感网络等。目前光纤光栅传感技术已应用于温度、应变、压力、位移、加速度、流量等多种物理量的测量中。

但是，光纤光栅十分脆弱，无论是现场工程扰动或者作业人员的疏忽都很可能会导致光纤光栅损坏，从而影响光纤光栅传感器的精度，在影响现场监测效果的同时也造成了不必要的损失。

实用新型内容

本实用新型涉及一种内固定式光纤光栅保护装置及配置有该内固定式光纤光栅保护装置的光纤光栅监测模块，至少可解决现有技术的部分缺陷。

本实用新型涉及一种内固定式光纤光栅保护装置，包括保护壳体，所述保护壳体上设有光纤光栅入口和光纤光栅出口，所述保护壳体内设有防护梁，所述防护梁为适于将光纤光栅中的传感器围护于内的环形梁并且于梁上设有光纤光栅穿入孔和光纤光栅穿出孔。

作为实施方式之一，所述防护梁为弹性梁体。

作为实施方式之一，所述防护梁为菱形梁。

作为实施方式之一，所述光纤光栅穿入孔和所述光纤光栅穿出孔相对设于所述菱形梁的两个角部上。

作为实施方式之一，所述光纤光栅入口、所述光纤光栅出口、所述光纤光栅穿入孔以及所述光纤光栅穿出孔同轴设置。

作为实施方式之一，在所述光纤光栅入口处同轴连接有弹簧套管。

作为实施方式之一，在所述光纤光栅出口处设有铠装管。

作为实施方式之一，所述防护梁可拆卸安装于所述保护壳体内。

作为实施方式之一，所述保护壳体包括底板和盖板，所述防护梁安设于所述底板上，所述盖板可拆卸盖合在所述底板上。

本实用新型还涉及一种光纤光栅监测模块，包括光纤光栅，还包括多个如上所述的内固定式光纤光栅保护装置，其中，所述保护壳体固定安装至监测点位处，所述光纤光栅依次穿过每一内固定式光纤光栅保护装置的所述光纤光栅入口、所述光纤光栅穿入孔、所述光纤光栅穿出孔和所述光纤光栅出口。

本实用新型至少具有如下有益效果：本实用新型提供一种保护装置，可对光纤光栅进行全包围、内固定式防护，能有效地保证对光纤光栅的保护效果，使光纤光栅的状态保持稳定，提高监测结果的准确性和可靠性。上述保护装置结构简单、安装方便，能较好地适应工程安装要求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，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它的附图。

图1为本实用新型实施例提供的内固定式光纤光栅保护装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的光纤光栅监测模块在盾构隧道上的布置示意图。

具体实施方式

下面对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

如图1，本实用新型实施例提供一种内固定式光纤光栅保护装置，包括保护壳体1，所述保护壳体1上设有光纤光栅入口和光纤光栅出口，所述保护壳体1内设有防护梁13，所述防护梁13为适于将光纤光栅2中的传感器21围护于内的环形梁并且于梁上设有光纤光栅穿入孔和光纤光栅穿出孔。

在其中一个实施例中，上述保护壳体1包括底板11和盖板12，所述防护梁13安设于所述底板11上，所述盖板12可拆卸盖合在所述底板11上，可以将待保护的光纤光栅2围护在由盖板12与底板11围合形成的壳腔内，保护效果较好。其中，可选地，上述光纤光栅入口和光纤光栅出口均开设在底板11上。

对于底板11与盖板12之间的可拆卸连接，可以采用螺钉等螺纹紧固件进行连接；当然，卡扣连接等方式也为可行方案。

优选地，上述底板11上设有安装部，以便于安装至监测点位处，该安装部可以是安装孔等。

在使用时，光纤光栅2依次穿过上述光纤光栅入口、光纤光栅穿入孔、光纤光栅穿出孔和光纤光栅出口，优选地，所述光纤光栅入口、所述光纤光栅出口、所述光纤光栅穿入孔以及所述光纤光栅穿出孔同轴设置，可使光纤光栅2笔直地穿过上述保护装置，保证监测结果的准确性和可靠性。

在其中一个实施例中，上述防护梁13为弹性梁体，在遇到强拉压变形时，防护梁13首先受力，弹性梁体能较好地起到消能和减振作用，对光纤光栅2的保护效果更好。

在其中一个实施例中，如图1，所述防护梁13为菱形梁。采用菱形梁，结构稳定性高、受力性能更为可靠，可进一步提高对光纤光栅2的保护效果。进一步地，所述光纤光栅穿入孔和所述光纤光栅穿出孔相对设于所述菱形梁的两个角部上。

进一步优化上述保护装置，如图1，在所述光纤光栅入口处同轴连接有弹簧套管15。该弹簧套管15用于与外部结构连接，可以较好地起到减振缓冲的作用，提高保护壳体1的保护效果；而且，光纤光栅2从该弹簧套管15内穿入保护壳体1，可进一步加强对光纤光栅2的保护。其中，优选地，上述弹簧套管15包括套管管体以及收容在套管管体内的弹簧，套管管体可对弹簧进行约束和保护，该套管管体可以采用金属软管、橡胶管等材质。上述弹簧套管15与保护壳体1之间的连接方式包括但不限于是螺纹连接、螺栓固定、过盈配合连接、焊接等。

进一步优化上述保护装置，如图1，在所述光纤光栅出口处设有铠装管16，可加强对光纤光栅2的保护，可根据不同的监测对象进行光纤熔接，从而实现实时测量工程所需要的多种物理量监测目的。

优选地，所述防护梁13可拆卸安装于所述保护壳体1内，便于安装和维护。在其中一个实施例中，如图1，上述防护梁13安装在一安装挡板14上，该安装挡板14可拆卸固定在保护壳体1内，例如通过固定销实现安装挡板14与保护壳体1之间的连接。基于上述结构，使防护梁13构成为悬臂梁，避免了防护梁13直接与保护壳体1连接，可进一步延长力的传递路径，减少变形、荷载、振动等对光纤光栅2的影响。在另外的实施例中，也可通过上述安装挡板14和限位结构配合，将防护梁13固定在底板11上，上述限位结构例如可以是采用多个限位销等。

本实施例提供的保护装置，对光纤光栅2进行全包围、内固定式防护，能有效地保证对光纤光栅2的保护效果，使光纤光栅2的状态保持稳定，提高监测结果的准确性和可靠性。上述保护装置结构简单、安装方便，能较好地适应工程安装要求。

实施例二

本实用新型实施例提供一种光纤光栅监测模块，包括光纤光栅2，还包括多个上述实施例一所提供的内固定式光纤光栅保护装置，其中，所述保护壳体固定安装至监测点位处，所述光纤光栅2依次穿过每一内固定式光纤光栅保护装置的所述光纤光栅入口、所述光纤光栅穿入孔、所述光纤光栅穿出孔和所述光纤光栅出口。

优选地，对于内部集成有多个传感器21的光纤光栅阵列光缆，保护装置的数量可与传感器21数量相同并且一一对应配置，每一传感器21被防护在对应的保护壳体内。

在其中一个实施例中，上述光纤光栅监测模块为位移监测模块，用于监测盾构隧道的水平位移工况或者沉降工况。如图2，该光纤光栅监测模块包括两条位移监测光缆2，所述位移监测光缆2为集成有多个光纤光栅应变传感器21的光纤光栅阵列应变缆线；所述位移监测光缆2沿盾构隧道的管壁敷设，两条位移监测光缆2均在隧道纵向上呈波形分布并且两条位移监测光缆2的波形反相。其中，相邻两组管片环3之间抵接形成一个环缝处，优选为在每个环缝处分布有一个光纤光栅应变传感器21。

上述位移监测模块用于监测盾构隧道的沉降情况时，可将位移监测模块设置在隧道腰部；上述位移监测模块用于监测盾构隧道的水平位移情况时，可将位移监测模块设置在隧道的顶部和/或底部。

相应地，对应于光纤光栅应变传感器21所在位置，对应的保护壳体1安装至盾构隧道的对应管壁上即可。

上述光纤光栅阵列应变缆线为单根光缆内集成有多个光纤光栅应变传感器21的缆线，其为现有产品，具有监测覆盖范围广(根据需要可覆盖10km以上)、测量精度高、传感单元间距小(最小间距可为1cm)等特点。采用光纤光栅阵列应变缆线，可实现盾构隧道的全线连续监测，而且各光纤光栅应变传感器21的信号传输线路统一、一致性高，能提高监测结果的准确性。

对于上述方案，一般还配置有光纤光栅数据解调仪，其用于接收位移监测光缆2发送的应变信息，并解调成解调信号发送给后台处理器。光纤光栅数据解调仪也为现有设备；其与后台处理器之间可以为电连接或通讯连接关系，此为常规技术。

在其中一个实施例中，如图2，每条位移监测光缆2的波峰和波谷沿隧道纵向依次分布在各个管片环3上，该位移监测光缆2的波峰和波谷分别通过保护装置与盾构隧道的管壁固连。进一步优选地，每条位移监测光缆2中，相邻两个保护装置之间的缆段不与隧道管壁固连，但呈伸直状态，相应地，所述位移监测光缆2呈锯齿波形分布；在该设计中，相邻两个保护装置之间的缆段能够快速地、准确地响应管片环3的位置变化；相邻两个保护装置之间的缆段内包括至少一个光纤光栅应变传感器21。

优选地，所述位移监测模块中，其中一条位移监测光缆2的波峰与另一条位移监测光缆2的波谷通过同一保护装置固定。在该结构中，既便于两条位移监测光缆2的布设，更为重要地，使同一位移监测模块中的两条位移监测光缆2相邻布设，二者的应变响应范围和响应速度接近，能提高对相应位置处的位移监测的准确性。

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

Claims (10)

1.一种内固定式光纤光栅保护装置，其特征在于：包括保护壳体，所述保护壳体上设有光纤光栅入口和光纤光栅出口，所述保护壳体内设有防护梁，所述防护梁为适于将光纤光栅中的传感器围护于内的环形梁并且于梁上设有光纤光栅穿入孔和光纤光栅穿出孔。

2.如权利要求1所述的内固定式光纤光栅保护装置，其特征在于：所述防护梁为弹性梁体。

3.如权利要求1或2所述的内固定式光纤光栅保护装置，其特征在于：所述防护梁为菱形梁。

4.如权利要求3所述的内固定式光纤光栅保护装置，其特征在于：所述光纤光栅穿入孔和所述光纤光栅穿出孔相对设于所述菱形梁的两个角部上。

5.如权利要求1所述的内固定式光纤光栅保护装置，其特征在于：所述光纤光栅入口、所述光纤光栅出口、所述光纤光栅穿入孔以及所述光纤光栅穿出孔同轴设置。

6.如权利要求1所述的内固定式光纤光栅保护装置，其特征在于：在所述光纤光栅入口处同轴连接有弹簧套管。

7.如权利要求1所述的内固定式光纤光栅保护装置，其特征在于：在所述光纤光栅出口处设有铠装管。

8.如权利要求1所述的内固定式光纤光栅保护装置，其特征在于：所述防护梁可拆卸安装于所述保护壳体内。

9.如权利要求1所述的内固定式光纤光栅保护装置，其特征在于：所述保护壳体包括底板和盖板，所述防护梁安设于所述底板上，所述盖板可拆卸盖合在所述底板上。

10.一种光纤光栅监测模块，包括光纤光栅，其特征在于：还包括多个如权利要求1至9中任一项所述的内固定式光纤光栅保护装置，其中，所述保护壳体固定安装至监测点位处，所述光纤光栅依次穿过每一内固定式光纤光栅保护装置的所述光纤光栅入口、所述光纤光栅穿入孔、所述光纤光栅穿出孔和所述光纤光栅出口。

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