一种光纤传感器埋设保护装置的制作方法

本发明涉及光纤传感技术领域，具体涉及一种光纤传感器埋设保护装置。

背景技术

光纤传感器在工程中的应用愈来愈广泛。为实时监测堤坝的运行状态，施工时需在堤坝内布设大量光纤传感器。光纤传感器纤细脆弱，在使用中易被破坏，而工程施工过程粗放，因此在埋设光纤时应对光纤采取有效的保护措施。传统保护方法为：在混凝土浇筑过程中，每完成一层混凝土的浇筑，则在该层混凝土表面开槽，并将光纤传感器置于槽内用细骨料混凝土掩埋保护，然后继续进行下一层混凝土的浇筑。

传统方式中，每层光纤传感器的埋设高度需依赖于每层混凝土浇筑层的厚度。而且，当需要埋设的光纤传感器数量较多时，开槽埋设的工作量大，需要的操作时间长，势必会影响施工进度。并且，由于水利施工机械自重较大，槽内细骨料混凝土也不能对光纤传感器起到完全的保护作用，部分光纤传感器依然会在施工过程中遭到破坏。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述缺点，提供一种光纤传感器埋设保护装置，以保障在工程施工过程中光纤传感器不被破坏，克服传统方法中光纤层埋设高度需依赖于混凝土浇筑层的厚度、埋设工作量大影响施工进度、保护作用有限等缺陷。

为解决上述问题，本发明提供如下技术方案：

一种光纤传感器埋设保护装置，由内保护套、第一外保护套和第二外保护套组成；所述第一外保护套和第二外保护套的端部具有缺口，第一外保护套和第二外保护套通过上述缺口能够相互嵌入形成一空心圆管，所述空心圆管内径大于内保护套2的外径，内保护套由多节独立空心短节圆管组成，其内径大于所保护光纤传感器的外径，相邻两节空心短节圆管的接触面为与光纤传感器轴线呈一定夹角θ的平面，其中，0°＜θ≤90°。

优选地，第一外保护套和第二外保护套相互嵌入的位置保持光滑，在外力作用下可相互错动平移。

优选地，所述空心圆管厚度优选5cm～10cm，长度优选100cm～500cm；内保护套的外径优选为5cm～10cm，空心短节圆管每节长度优选为5cm～100cm。

优选地，第一外保护套和第二外保护套采用钢材制作而成。

优选地，第一外保护套和第二外保护套的一端设置有吊环。

优选地，第一外保护套和第二外保护套上的侧壁上开设有沿长度方向的若干贯穿孔，所述贯穿孔半径优选为3cm～5cm。

优选地，30°≤θ≤60°。

优选地，内保护套采用铝合金或硅酸钙材料制备而成。

本发明还提供了利用上述光纤传感器埋设保护装置进行施工的方法，包括如下步骤：将所述光纤传感器保护装置放置于混凝土内部，将第一外保护套和第二外保护套上的吊环露出于混凝土表面；在混凝土层碾压密实后，提拉吊环，将第一外保护套和第二外保护套提高至下一浇筑层高度；在拔出第一外保护套和第二外保护套的过程中，通过贯穿孔向结构内部注射水泥浆，来填充因第一外保护套和第二外保护套拔出所留下的空隙；如此，在施工过程中，跟随施工进度，通过反复将第一外保护套和第二外保护套拔拉至下一浇筑高度，来完成带内保护套的光纤传感器的埋设工作。

本发明具有以下有益效果：

本发明所提出的光纤传感器埋设装置，结构简单，操作方便。光纤传感器的埋设位置不再依赖于混凝土的浇筑形式。并且光纤传感器的埋设工作量小，对施工的干扰小。两块外保护套组成的空心圆管可实现对内部光纤传感器的全方位保护。内保护套可根据光纤传感器的监测目的，通过调整制作材料和尺寸，来发挥绝热保温、增强监测灵敏度等作用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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他的附图。

图1为本发明的横向截面结构示意图；

图2为本发明的纵向截面结构示意图；

图3为光损耗值与裂缝开度关系的测试结果图。

图中，1.光纤传感器，2.内保护套，3.第一外保护套，4.第二外保护套，5.贯穿孔，6吊环。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的光纤传感器保护装置由内保护套2和第一外保护套3和第二外保护套4组成，如图1-2所示。

第一外保护套3和第二外保护套4利用端部的配套缺口，相互嵌入形成一空心圆管，相互嵌入位置保持光滑，在外力作用下第一外保护套3和第二外保护套4可相互错动平移。该组合空心圆管内径稍大于内保护套2的外径，厚度优选5cm～10cm，长度优选100cm～500cm。第一外保护套3和第二外保护套4为施工过程中的临时性保护结构，其设计目的为抵抗施工过程中的外部冲击力，并保证其内部的保护套2和光纤传感器1的平直，因此，可选用坚硬的钢材进行制作。施工过程中，可通过第一外保护套3和第二外保护套4端部设计的吊环6，依次将第一外保护套3和第二外保护套4拔高至下一浇筑高度，而内保护套2则留在工程结构内部继续保护光纤传感器1。第一外保护套3和第二外保护套4在拔出时，为消除因结构拔出所产生的空隙，通过第一外保护套3和第二外保护套4上预留的贯穿孔5向结构内部注射水泥浆，贯穿孔5的半径优选3cm～5cm。作为一种优选的实施方式，第一外保护套3和第二外保护套4分别带有两个贯穿孔5，施工时，通过其中一个孔注射水泥浆时，另一个孔则起到通气作用。

内保护套2由多节独立空心短节圆管组成，其内径稍大于所保护光纤传感器1的外径，外径优选为5cm～10cm。相邻两节内保护套2的接触面为与光纤传感器轴线呈一定夹角θ的平面，θ大于0°小于等于90°，优选为30°≤θ≤60°，更优选为45°。内保护套2的制作材料根据光纤传感器1的监测对象而定。当光纤传感器的监测对象为外界温度时，则内保护套2可由导热性能较好的铝合金等材料制作。当光纤传感器的监测对象不是温度，而且外界温度为一干扰因素时，则内保护套2可由绝热性能较好的硅酸钙等材料制作。内保护套2空心短节圆管每节长度优选为5cm～100cm。内保护套2为短节且相邻两节间的接触面相对光纤轴线方向为倾斜面的设计目的是，当光纤传感器1的监测对象为结构裂缝时，内保护套2相邻两节空心短节圆管之间可发生垂直于光纤轴线方向的相对错动，相对错动变形对内部光纤传感器1的剪切作用，可增强光纤传感器1监测变形的灵敏度。光纤监测裂缝的常规做法是使光纤与裂缝斜交，裂缝开裂使光纤传感器发生微弯变形，该微弯变形导致光纤产生光损耗，从而监测到裂缝的发生。图3为本发明所采用的保护装置中塑料光纤在剪切作用下和常规斜交作用下，光损耗值与裂缝开度的关系。

利用上述光纤传感器埋设保护装置进行施工时，将所述光纤传感器保护装置放置于混凝土内部，将第一外保护套3和第二外保护套4上的吊环6露出于混凝土表面；在混凝土层碾压密实后，提拉吊环6，将第一外保护套3和第二外保护套4提高至下一浇筑层高度；在拔出第一外保护套3和第二外保护套4的过程中，通过贯穿孔5向结构内部注射水泥浆，来填充因第一外保护套3和第二外保护套4拔出所留下的空隙；如此，在施工过程中，跟随施工进度，通过反复将第一外保护套3和第二外保护套4拔拉至下一浇筑高度，来完成带内保护套2的光纤传感器1的埋设工作。