[发明专利]用于监测木结构应变的分布式传感光纤的安装方法

说明书

技术领域

本发明涉及土木工程健康监测领域，具体讲是一种用于监测木结构应变的分布式传感光纤的安装方法。

背景技术

木材一直是中国古代及近代的房屋建筑的基本材料，尤其是众多的木结构古建筑已成为历史文物。如浙江宁波的保国寺，是中国现存的最古老的木结构建筑物之一，是我国重点文物保护单位。然而，上述古建筑的主要组成材料木材，在白蚁、湿热等环境下，出现横截面破坏、构件承载力下降等一系列问题。为保护这些具有重要意义的文物，需要对木结构进行应变监测。

现有技术对木结构应变的监测方式如采用电阻应变片监测或采用钢弦应变计监测都存在缺陷和不足，如易受到时间和温度的影响，长期使用无法保障其准确性，而且现有技术监测手段基本是进行的一个点一个点的监测，无法从面上实现全面覆盖监测。

而基于布里渊频移的分布式光纤传感技术是属于目前国际上的最前沿的尖端技术，当光纤沿线发生应变或温度变化时，布里渊频率会发生移动并在与光纤连接的仪器能显示出来。而布里渊频率的移动量即布里渊频移与光纤的温度变化和应变呈良好的线性关系，故通过监测布里渊频移就能得到光纤沿线温度变化和应变的分布信息。它与传统技术相比，能长期、耐久、全面的监测木结构的应变，以判断木结构的健康状况。然而，目前尚未存在公开文献将分布式传感光纤应用到木结构监测领域，这是因为该技术的应用存在一个技术难题，即如何快速、全面、准确的将传感光纤安装在木结构上，具体的说，如果采用简单的粘结，那必然拆卸不方便；更重要的是，木结构的损伤应变位置不确定，该布设方式只能监测到整根光纤布设区域的应变大小，而损伤应变发生的具体位置却无法测得；而且，测量应变的过程还会受到温差的干扰，应变测量结果不准确。

发明内容

本发明要解决的一个技术问题是，提供一种能快速、全面、准确的用于监测木结构应变的分布式传感光纤的安装方法。  

本发明的一种技术解决方案是，提供一种用于监测木结构应变的分布式传感光纤的安装方法，其步骤如下：

a、预制一根基座木条，在基座木条的一个侧面挖两个盲孔并在该侧面挖一条与两个盲孔连通的预埋线槽；

b、用一根传感光纤在第一圆柄的圆周面缠绕多圈形成温度补偿线圈，将传感光纤的温度补偿线圈的引出端穿过第一矫正套管；

c、在第一圆柄的温度补偿线圈外浇注环氧树脂层，使得温度补偿线圈及第一矫正套管被环氧树脂层粘紧裹牢，形成第一光纤固定端；

d、将从第一矫正套管引出的传感光纤穿过第二矫正套管，并在第二圆柄的圆周面缠绕多圈形成温度补偿线圈；

e、在第二圆柄的温度补偿线圈外浇注环氧树脂层，使得温度补偿线圈及第二矫正套管被环氧树脂层粘紧裹牢，形成第二光纤固定端，此时，两个光纤固定端之间的传感光纤段形成应变监测光纤段；

f、将第一光纤固定端固定在基座木条的一个盲孔内，并在第一光纤固定端与第二光纤固定端之间固定一个测力计，人工张拉第二光纤固定端使得测力计显示的力的大小为一个固定值，再将第二光纤固定端与另一个盲孔固定同时将应变监测光纤段卡入预埋线槽内，而第一光纤固定端的引入段光纤成为前段信号传输光纤段，第二光纤固定端的引出段光纤成为后段信号传输光纤段；

g、浇注环氧树脂用以填充满预埋线槽和两个盲孔，此时，一个光纤分布单体制作完成；

h、n次重复步骤a~g，制作出n个光纤分布单体；

i、根据需要，利用光纤熔接机将每个光纤分布单体的前段信号传输光纤段与前一个光纤分布单体的后段信号传输光纤段熔接，使得多个光纤分布单体依次串联，并在最前面一个光纤分布单体的前段信号传输光纤段前端和最后面的一个光纤分布单体的后段信号传输光纤段后端分别熔接一个光纤接头；

j、将串联的多个光纤分布单体的基座木条钉在木结构待监测的各个位置，并将上述串联的多个光纤分布单体的两个光纤接头与测试仪器连接。