埋入式机场道面fbg应变监测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于应变测量与道面结构安全技术领域，具体涉及一种埋入式机场道面FBG应变监测装置。
【背景技术】
[0002]机场跑道是机场运行过程中的关键基础设施，对混凝土道面结构的受力状态评估是一项极为重要的工作，可及时了解其结构健康状况。目前，国内外普遍采用的跑道无损检测方法有:超声波回弹法、落锤弯沉盆法(FWD)、稳态动力弯沉法等，但上述这些方法在技术手段和应用规范等方面存在诸多限制。其中超声波回弹法起源于公路路面检测，其原理是使放大声信号穿过路面结构，施加应力并改变发生器频率，由频率差值得到路面所承受应力。虽然此方法可以得到路面横断面三维图像，但由于测量时间冗长、价格高昂以及时效短等条件限制而难以广泛应该。落锤弯沉盆法(FWD)具有成熟的理论依据及大量应用经验，其原理是通过计算机控制液压提升并释放一重锤对道面施加脉冲荷载，通过当量层方法反算出路面模量。但该方法存在的缺点是损伤跑道风险且冲击荷载等级与真实飞机轮载仍存在差距。稳态动力弯沉法是通过在道面上放置一静荷，利用动荷发生器施加周期性荷载。其主要问题在于需预置大于动荷幅值的静荷载，该静荷会改变道面材料初始应力状态和刚度，对测试结果有直接影响。
[0003]基于光纤光栅技术的FBG (布拉格光栅)传感器是一种低能耗、高时效且能动态反映路面状况的新兴测试方法。其工作原理是当光波穿过FBG传感器内Bragg光栅时，其中一部分光波被反射回来形成入射光波，不满足要求的光波则形成透射光波，以此建立起光纤折射率相对频移与结构应变的关系，可满足实时无损监测要求。与传统电阻应变计相比，FBG传感器灵敏度高，抗干扰能力强，光波长且距离传输损耗小，信号稳定性好。
[0004]目前，对混凝土道面板水平弯拉变形的测量仍较为困难，通常的做法是将FBG传感器预埋在机场道面上混凝土道面板的底部附近。但由于FBG传感器尺寸小，传输光纤纤细脆弱，因此容易因受到浇筑和振捣设备的机械冲击而发生折断，所以难以保障测点成活率，且后期维修困难成本高昂，对于正常道面施工有很大影响，不适合大面积广泛使用。
【发明内容】
[0005]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埋入式机场道面FBG应变监测装置。
[0006]为了达到上述目的，本实用新型提供的埋入式机场道面FBG应变监测装置包括两个FBG传感器、两根铝合金梁、铠装光缆、四个固定夹具、两个钛钢合金支架、两个嵌固支座和两个FC法兰盘接头；其中，两个嵌固支座相隔距离设置于机场跑道上道面灯光孔的底部混凝土表面上；每个钛钢合金支架的中部和上部分别贯通形成有一个横向预留孔，下端固定在一个嵌固支座上；每根铝合金梁的内部封装一个FBG传感器，两端分别插入设置在两个钛钢合金支架上相对应的两个横向预留孔内，并由固定夹具固定；两个FBG传感器通过铠装光缆相连，并且铠装光缆的出线口位于铝合金梁端部，同时铠装光缆的两端分别连接一个FC法兰盘接头。
[0007]所述的FBG传感器采用带温补的铠装双栅光纤光栅传感器。
[0008]所述的FC法兰盘接头同时与光纤光栅解调仪相连接。
[0009]本实用新型提供的埋入式机场道面FBG应变监测装置具有如下优点:具有高精度、高可靠性、无需预埋施工、安装过程简便、测点成活率高、准分布式测量、抗潮防水、稳定及耐久性好等优点。同时，本应变监测装置封装完整，组装式生产，可根据工程实际要求变更几何尺寸，解决了后期维护更换等问题，对于机场混凝土道面内部应变变化的大范围长期监测具有实际意义。
【附图说明】
[0010]图1为本实用新型提供的埋入式机场道面FBG应变监测装置组装结构示意图。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图和具体实施例对本实用新型提供的埋入式机场道面FBG应变监测装置进行详细说明。
[0012]如图1所示，本实用新型提供的埋入式机场道面FBG应变监测装置包括两个FBG传感器1、两根铝合金梁2、铠装光缆3、四个固定夹具4、两个钛钢合金支架5、两个嵌固支座6和两个FC法兰盘接头7 ;其中，两个嵌固支座6相隔距离设置于机场跑道上道面灯光孔的底部混凝土 8表面上；每个钛钢合金支架5的中部和上部分别贯通形成有一个横向预留孔，下端固定在一个嵌固支座6上；每根铝合金梁2的内部封装一个FBG传感器1，两端分别插入设置在两个钛钢合金支架5上相对应的两个横向预留孔内，并由固定夹具4固定；两个FBG传感器I通过铠装光缆3相连，并且铠装光缆3的出线口位于铝合金梁2端部，同时铠装光缆3的两端分别连接一个FC法兰盘接头7。
[0013]所述的FBG传感器I采用带温补的铠装双栅光纤光栅传感器。
[0014]所述的FC法兰盘接头7同时与光纤光栅解调仪相连接。
[0015]现将本实用新型提供的埋入式机场道面FBG应变监测装置的安装和使用过程阐述如下:
[0016]安装时首先由工作人员打开机场跑道上道面灯光孔的盖板，然后将两根铝合金梁2分别穿过两根钛钢合金支架5上的两个横向预留孔，并利用固定夹具4将钛钢合金支架5和铝合金梁2连成整体，之后将嵌固支座6设置于机场跑道上道面灯光孔的底部混凝土 8表面上，然后将一个钛钢合金支架5的下端与一个嵌固支座6连接固定。之后将FC法兰盘接头7连接到光纤光栅解调仪输出通道。在实际运行使用中，铝合金梁2内部封装的FBG传感器I实时检测飞机移动荷载引起的道面板内水平弯拉变形，然后经铠装光缆3、FC法兰盘接头7传送给光纤光栅解调仪，光纤光栅解调仪再将接收到的光波信号进行转换、记录和数据保存，并通过软件换算得到道面板底部最大弯拉应力，以供工作人员分析使用。
【主权项】
1.一种埋入式机场道面FBG应变监测装置，其特征在于:其包括两个FBG传感器(I)、两根铝合金梁(2)、铠装光缆(3)、四个固定夹具(4)、两个钛钢合金支架(5)、两个嵌固支座(6)和两个FC法兰盘接头(7);其中，两个嵌固支座(6)相隔距离设置于机场跑道上道面灯光孔的底部混凝土(8)表面上；每个钛钢合金支架(5)的中部和上部分别贯通形成有一个横向预留孔，下端固定在一个嵌固支座(6)上；每根铝合金梁(2)的内部封装一个FBG传感器(I)，两端分别插入设置在两个钛钢合金支架(5)上相对应的两个横向预留孔内，并由固定夹具(4)固定；两个FBG传感器(I)通过铠装光缆(3)相连，并且铠装光缆(3)的出线口位于铝合金梁(2)端部，同时铠装光缆(3)的两端分别连接一个FC法兰盘接头(7)。2.根据权利要求1所述的埋入式机场道面FBG应变监测装置，其特征在于:所述的FBG传感器(I)采用带温补的铠装双栅光纤光栅传感器。3.根据权利要求1所述的埋入式机场道面FBG应变监测装置，其特征在于:所述的FC法兰盘接头(7)同时与光纤光栅解调仪相连接。
【专利摘要】一种埋入式机场道面FBG应变监测装置，其包括两个FBG传感器、两根铝合金梁、铠装光缆、四个固定夹具、两个钛钢合金支架、两个嵌固支座和两个FC法兰盘接头；两个嵌固支座设置于机场跑道上道面灯光孔的底部混凝土表面上；每个钛钢合金支架的中、上部分别形成有横向预留孔，下端固定在嵌固支座上；每根铝合金梁的内部封装一个FBG传感器，两端分别插入在两个钛钢合金支架上的两个横向预留孔内，并由固定夹具固定；两个FBG传感器通过铠装光缆相连，铠装光缆的两端分别连接一个FC法兰盘接头。本实用新型优点：高精度、高可靠性、无需预埋施工、安装过程简便、测点成活率高、准分布式测量、抗潮防水、稳定及耐久性好。
【IPC分类】G01B11/16
【公开号】CN204666102
【申请号】CN201520400907
【发明人】李岳, 蔡靖, 都志强, 叶笠, 毛灵杰
【申请人】中国民航大学
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年6月11日