[发明专利]基于分布式光纤传感器的预应力加载实验装置、系统及方法

权利要求书

1.一种基于分布式光纤传感器的预应力加载实验装置，其特征在于，包括支架、固定安装在所述支架上的第一固线夹和第二固线夹、固定安装在所述支架上的第一定滑轮和第二定滑轮以及用于施加预应力的第一动滑轮和第二动滑轮；其中：

光纤的一端由所述第一固线夹夹持，另一端依次绕过所述第一动滑轮、所述第一定滑轮、所述第二定滑轮和所述第二动滑轮后，由所述第二固线夹夹持；

所述第一动滑轮和所述第二动滑轮的下方悬挂质量相等的砝码，对所述第一动滑轮和所述第二动滑轮产生向下的拉力，进而对光纤施加预应力。

2.如权利要求1所述的一种基于分布式光纤传感器的预应力加载实验装置，其特征在于，还包括柱形筒和穿孔板，其中：

所述穿孔板水平放置在所述柱形筒内的中下部，且其外径与所述柱形筒的内径相匹配；所述穿孔板上至少设置有两个位置相互对称的第一通孔和第二通孔，所述光纤在绕过所述第一定滑轮后依次穿过所述穿孔板上的所述第一通孔和所述第二通孔，再绕过所述第二定滑轮；

所述柱形筒内的所述穿孔板下方填装缓冲材料，所述柱形筒内的所述穿孔板上方填装有成分均匀的模型材料。

3.如权利要求2所述的一种基于分布式光纤传感器的预应力加载实验装置，其特征在于，还包括设有U型凹槽的绕线卡槽，其中：

所述绕线卡槽安装在所述穿孔板的下方，且所述U型凹槽的两端分别与所述第一通孔和第二通孔相衔接；

所述光纤穿过所述第一通孔后，绕入所述U型卡槽后再穿过所述第二通孔。

4.如权利要求1-3任一项所述的一种基于分布式光纤传感器的预应力加载实验装置，其特征在于，所述第一动滑轮与所述第二动滑轮分别通过第一弹簧和第二弹簧连接在所述支架上。

5.如权利要求4所述的一种基于分布式光纤传感器的预应力加载实验装置，其特征在于，所述支架包括横杆、第一竖杆、第二竖杆，其中：

所述横杆的两端分别固定在所述第一竖杆和所述第二竖杆的上端。

6.如权利要求5所述的一种基于分布式光纤传感器的预应力加载实验装置，其特征在于，所述横杆和所述第一竖杆、所述第二竖杆均为可伸缩结构。

7.如权利要求4所述的一种基于分布式光纤传感器的预应力加载实验装置，其特征在于，所述光纤上设有增阻点。

8.一种基于分布式光纤传感器的预应力加载实验系统，其特征在于，包括权利要求1-7中任一项所述的实验装置，还包括光频域分析仪和计算机，其中：

所述光频域分析仪的输入端和输出端分别与所述光纤的两端连接，所述输出端向所述光纤发送用于测量的光信号，所述输入端接收测量后的光信号；

所述计算机与所述光频域分析仪连接，用于分析所述测量后的光信号。

9.一种应用权利要求1所述的基于分布式光纤传感器的预应力加载实验装置的实验方法，其特征在于，包括：

(1)将所述光纤一端由所述第一固线夹夹持后，另一端依次绕过所述第一动滑轮、所述第一定滑轮、所述第二定滑轮和所述第二动滑轮后，由所述第二固线夹夹持；

(2)所述光纤的两端分别与光频域分析仪的输入端和输出端连接；所述光频域分析仪与计算机电连接，并开启所述光频域分析仪与计算机；

(3)所述光频域分析仪向所述光纤发送用于测量的光信号，并接收测量后的光信号；所述计算机对光信号进行分析；

(4)在所述第一动滑轮和所述第二动滑轮下方同时悬挂质量相等的砝码；

(5)重复步骤(3)；

(6)实验结束。

10.一种应用权利要求2所述的基于分布式光纤传感器的预应力加载实验装置的实验方法，其特征在于，包括：

(1)在所述柱形筒底部填装缓冲材料；

(2)将所述光纤一端由所述第一固线夹夹持后，另一端依次经所述第一动滑轮、所述第一定滑轮、所述第一通孔、所述第二通孔、所述第二定滑轮和所述第二动滑轮后，由所述第二固线夹夹持；所述穿孔板水平放置在所述柱形筒内的缓冲材料上方；

(3)在所述柱形筒内填装第一部分模型材料；

(4)所述光纤的两端分别与光频域分析仪的输入端和输出端连接；所述光频域分析仪与计算机电连接，并开启所述光频域分析仪与计算机；

(5)所述光频域分析仪向所述光纤发送用于测量的光信号，并接收测量后的光信号；所述计算机对光信号进行分析；

(6)在所述第一动滑轮和所述第二动滑轮下方同时悬挂质量相等的砝码；

(7)重复步骤(5)；

(8)在所述柱形筒内填装第二部分模型材料；

(9)卸掉悬挂在所述第一动滑轮和所述第二动滑轮下方的砝码；

(10)重复步骤(5)；

(11)实验结束。