一种金属封装分布式光纤传感器的制作方法

本实用新型涉及一种金属封装分布式光纤传感器。

背景技术：

随着社会与经济的发展，房屋建筑、大型桥梁、防洪堤坝、地铁隧道、公路港口、海洋平台和核电站等基础设施层出不穷，他们在服务于我们的日常生活的同时，由于长期服役、超荷工作、材料老化和腐蚀等因素出现的变形过大、刚度变小、局部损伤等影响结构承载力的问题越发地成为人们关注的热点。如果不对出现问题的结构设施加以监测和维护，任何突发性灾害，都会严重地威胁人民的生命和财产安全。

很多结构破坏之前都出现挠度过大、裂缝增大、应力增大等现象，因此在结构健康监测中，构件的应变与裂缝监测必不可少。市面上对结构构件应变和裂缝进行监测的仪器种类很多，比如电阻应变片、钢悬计、引伸计和裂缝测宽仪等。但这些仪器在实际应用中具有一定的局限性，如只能实现点式监测、耐久性差、体积巨大和布设耗费人力等缺点。

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纤布拉格光栅。在20世纪70年代末分布式光纤传感的概念被提出。自诞生至今，作为光纤传感器技术中最具有前途的技术之一的分布式光纤传感器集众多优点于一身。首先，由于光纤的主要成分是二氧化硅，因此它能耐高温、耐腐蚀且耐久性好，同时能避免电磁场的干扰，可以在复杂电磁环境下使用；其次，光纤本身很细，其直径只有几个微米，埋入或粘贴于土木工程结构对被测材料几乎没有影响，可以实现无损监测；另外，它还具有布设工艺简单，生产制作方便，成本低等优势。再加上其监测信号可以进行多路传输，与计算机连接十分方便、单位长度上信号衰减小，可以实现长距离分布式监测、灵敏度与精度高、信号信噪比高、光纤可以重复使用，漏检率低等特点使分布式光纤传感器成为监测结构应变、鉴定损伤的最佳选择，而光纤纤细柔软，且经常需要应用在很多恶劣的环境中，容易被损坏，因此需要采用一些封装方法，保护光纤。封装工艺的好坏直接影响到光纤传感器能否从实验室走向应用，并直接影响到布设方式方法，因此，对光纤传感器进行更好的封装结构和封装工艺设计尤为重要。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种金属封装分布式光纤传感器。

本实用新型的目的是这样实现的：一种金属封装分布式光纤传感器，包括两根光纤、金属基层、锡层和金属保护层，所述的金属基层上设置有两条平行的凹槽，每个所述的凹槽内安装有一根光纤，金属基层外面依次封装锡层、金属保护层。

本实用新型还具有如下技术特征：

1、所述的金属基层、锡层和金属保护层为薄带状。

2、所述的光纤与凹槽之间填充有锡。

3、所述的金属保护层为0.2mm厚钢板。

4、所述的凹槽截面为正方形，所述的正方形边长与光纤直径尺寸相对应。

5、使用时，将本传感器与待检测结构物粘贴到一起。

本实用新型的效果和益处为：本新型能够精确地监测结构的应变与温度，在待测结构厚度大于等于10mm时传递效率能够稳定在96％以上,且能进行结构物的应变与温度的实时监测，封装工艺可靠，在结构表面布设方式简单，材料与装配成本低，制备过程较为简单，易于批量生产与市场推广，适用于公路、桥梁等多种结构监测。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为图1的A-A剖视图。

图3为图1的B-B剖视图。

图4为本实用新型与待检测结构物连接示意图。

具体实施方式

下面根据说明书附图举例对本实用新型做进一步解释：

实施例1

结合图1-4所示，一种金属封装分布式光纤传感器，包括两根光纤1.2、金属基层3、锡层4和金属保护层5，所述的金属基层3上设置有两条平行的凹槽6，每个所述的凹槽6内安装有一根光纤，金属基层3外面依次封装锡层4、金属保护层5。本实施例中所述的金属基层3、锡层4和金属保护层5为薄带状。所述的光纤与凹槽之间填充有锡。所述的金属保护层5为0.2mm厚薄带状钢板。所述的凹槽6截面为正方形，所述的正方形边长与光纤直径尺寸相对应

本实用新型在工作状态下，金属基层3、锡层4和金属保护层5之间紧密贴合，协调变形，薄带状有利于增大本装置与待检测结构物8的接触面积，通过粘结剂7将本装置与待检测结构物8粘贴装配到一起，在待检测结构物8温度改变或因受拉压应力而产生应变时，本装置可进行实时高精度的应变及温度监测，进而改变其他传感器单点式测量方法，有利于提高测量精度，同时，本装置随待检测结构物8共同应变，以保证本装置与待检测结构物8协调变形。本发明能够精确地监测待检测结构物8的应变与温度，在待检测结构物8厚度大于等于10mm时传递效率能够稳定在96％以上，且在结构表面布设方式简单，材料与装配成本低，制备过程较为简单，易于批量生产与市场推广。

本实施例的有益效果：

1)该分布式光纤传感器为薄带状。薄带状有利于增大该分布式光纤传感器与被监测结构物的接触面积，进而改变其他传感器单点式测量方法，有利于提高测量精度。

2)金属基层3上设有平行凹槽。凹槽6截面为正方形，该正方形边长与光纤直径尺寸一一对应。

3)金属基层3的凹槽贯通该带状分布式光纤传感器，即光纤所到之处都布设凹槽及外层金属保护层。

4)金属基层3上的凹槽内设有对应尺寸的光纤。凹槽的尺寸与该分布式光纤传感器所用光纤直径尺寸直接相关。

5)金属基层3凹槽与光纤之间灌锡。锡层4用以连接光纤与金属基层及金属保护层，以保证光纤与外部保护层、金属基层、被监测结构协调变形。

6)金属保护层5为0.2mm厚钢板。经ANSYS建模分析，金属保护层钢板越厚应变传递效率越低。

7)工作状态下，金属基层(带凹槽)、锡层与金属保护层三层之间协调变形，同时，该分布式光纤传感器随被监测结构物共同应变。