本實用新型涉及一種金屬封裝分布式光纖傳感器。

背景技術：

隨著社會與經(jīng)濟的發(fā)展，房屋建筑、大型橋梁、防洪堤壩、地鐵隧道、公路港口、海洋平臺和核電站等基礎設施層出不窮，他們在服務于我們的日常生活的同時，由于長期服役、超荷工作、材料老化和腐蝕等因素出現(xiàn)的變形過大、剛度變小、局部損傷等影響結(jié)構承載力的問題越發(fā)地成為人們關注的熱點。如果不對出現(xiàn)問題的結(jié)構設施加以監(jiān)測和維護，任何突發(fā)性災害，都會嚴重地威脅人民的生命和財產(chǎn)安全。

很多結(jié)構破壞之前都出現(xiàn)撓度過大、裂縫增大、應力增大等現(xiàn)象，因此在結(jié)構健康監(jiān)測中，構件的應變與裂縫監(jiān)測必不可少。市面上對結(jié)構構件應變和裂縫進行監(jiān)測的儀器種類很多，比如電阻應變片、鋼懸計、引伸計和裂縫測寬儀等。但這些儀器在實際應用中具有一定的局限性，如只能實現(xiàn)點式監(jiān)測、耐久性差、體積巨大和布設耗費人力等缺點。

1978年加拿大通信研究中心Hill等人研制成功了世界上第一根光纖布拉格光柵。在20世紀70年代末分布式光纖傳感的概念被提出。自誕生至今，作為光纖傳感器技術中最具有前途的技術之一的分布式光纖傳感器集眾多優(yōu)點于一身。首先，由于光纖的主要成分是二氧化硅，因此它能耐高溫、耐腐蝕且耐久性好，同時能避免電磁場的干擾，可以在復雜電磁環(huán)境下使用；其次，光纖本身很細，其直徑只有幾個微米，埋入或粘貼于土木工程結(jié)構對被測材料幾乎沒有影響，可以實現(xiàn)無損監(jiān)測；另外，它還具有布設工藝簡單，生產(chǎn)制作方便，成本低等優(yōu)勢。再加上其監(jiān)測信號可以進行多路傳輸，與計算機連接十分方便、單位長度上信號衰減小，可以實現(xiàn)長距離分布式監(jiān)測、靈敏度與精度高、信號信噪比高、光纖可以重復使用，漏檢率低等特點使分布式光纖傳感器成為監(jiān)測結(jié)構應變、鑒定損傷的最佳選擇，而光纖纖細柔軟，且經(jīng)常需要應用在很多惡劣的環(huán)境中，容易被損壞，因此需要采用一些封裝方法，保護光纖。封裝工藝的好壞直接影響到光纖傳感器能否從實驗室走向應用，并直接影響到布設方式方法，因此，對光纖傳感器進行更好的封裝結(jié)構和封裝工藝設計尤為重要。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本實用新型提供了一種金屬封裝分布式光纖傳感器。

本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的：一種金屬封裝分布式光纖傳感器，包括兩根光纖、金屬基層、錫層和金屬保護層，所述的金屬基層上設置有兩條平行的凹槽，每個所述的凹槽內(nèi)安裝有一根光纖，金屬基層外面依次封裝錫層、金屬保護層。

本實用新型還具有如下技術特征：

1、所述的金屬基層、錫層和金屬保護層為薄帶狀。

2、所述的光纖與凹槽之間填充有錫。

3、所述的金屬保護層為0.2mm厚鋼板。

4、所述的凹槽截面為正方形，所述的正方形邊長與光纖直徑尺寸相對應。

5、使用時，將本傳感器與待檢測結(jié)構物粘貼到一起。

本實用新型的效果和益處為：本新型能夠精確地監(jiān)測結(jié)構的應變與溫度，在待測結(jié)構厚度大于等于10mm時傳遞效率能夠穩(wěn)定在96％以上,且能進行結(jié)構物的應變與溫度的實時監(jiān)測，封裝工藝可靠，在結(jié)構表面布設方式簡單，材料與裝配成本低，制備過程較為簡單，易于批量生產(chǎn)與市場推廣，適用于公路、橋梁等多種結(jié)構監(jiān)測。

附圖說明

圖1為本實用新型的整體結(jié)構示意圖。

圖2為圖1的A-A剖視圖。

圖3為圖1的B-B剖視圖。

圖4為本實用新型與待檢測結(jié)構物連接示意圖。

具體實施方式

下面根據(jù)說明書附圖舉例對本實用新型做進一步解釋：

實施例1

結(jié)合圖1-4所示，一種金屬封裝分布式光纖傳感器，包括兩根光纖1.2、金屬基層3、錫層4和金屬保護層5，所述的金屬基層3上設置有兩條平行的凹槽6，每個所述的凹槽6內(nèi)安裝有一根光纖，金屬基層3外面依次封裝錫層4、金屬保護層5。本實施例中所述的金屬基層3、錫層4和金屬保護層5為薄帶狀。所述的光纖與凹槽之間填充有錫。所述的金屬保護層5為0.2mm厚薄帶狀鋼板。所述的凹槽6截面為正方形，所述的正方形邊長與光纖直徑尺寸相對應

本實用新型在工作狀態(tài)下，金屬基層3、錫層4和金屬保護層5之間緊密貼合，協(xié)調(diào)變形，薄帶狀有利于增大本裝置與待檢測結(jié)構物8的接觸面積，通過粘結(jié)劑7將本裝置與待檢測結(jié)構物8粘貼裝配到一起，在待檢測結(jié)構物8溫度改變或因受拉壓應力而產(chǎn)生應變時，本裝置可進行實時高精度的應變及溫度監(jiān)測，進而改變其他傳感器單點式測量方法，有利于提高測量精度，同時，本裝置隨待檢測結(jié)構物8共同應變，以保證本裝置與待檢測結(jié)構物8協(xié)調(diào)變形。本發(fā)明能夠精確地監(jiān)測待檢測結(jié)構物8的應變與溫度，在待檢測結(jié)構物8厚度大于等于10mm時傳遞效率能夠穩(wěn)定在96％以上，且在結(jié)構表面布設方式簡單，材料與裝配成本低，制備過程較為簡單，易于批量生產(chǎn)與市場推廣。

本實施例的有益效果：

1)該分布式光纖傳感器為薄帶狀。薄帶狀有利于增大該分布式光纖傳感器與被監(jiān)測結(jié)構物的接觸面積，進而改變其他傳感器單點式測量方法，有利于提高測量精度。

2)金屬基層3上設有平行凹槽。凹槽6截面為正方形，該正方形邊長與光纖直徑尺寸一一對應。

3)金屬基層3的凹槽貫通該帶狀分布式光纖傳感器，即光纖所到之處都布設凹槽及外層金屬保護層。

4)金屬基層3上的凹槽內(nèi)設有對應尺寸的光纖。凹槽的尺寸與該分布式光纖傳感器所用光纖直徑尺寸直接相關。

5)金屬基層3凹槽與光纖之間灌錫。錫層4用以連接光纖與金屬基層及金屬保護層，以保證光纖與外部保護層、金屬基層、被監(jiān)測結(jié)構協(xié)調(diào)變形。

6)金屬保護層5為0.2mm厚鋼板。經(jīng)ANSYS建模分析，金屬保護層鋼板越厚應變傳遞效率越低。

7)工作狀態(tài)下，金屬基層(帶凹槽)、錫層與金屬保護層三層之間協(xié)調(diào)變形，同時，該分布式光纖傳感器隨被監(jiān)測結(jié)構物共同應變。