[实用新型]适用于沥青路面的分布式光纤传感器保护结构

说明书

本实用新型涉及一种适用于沥青路面的分布式光纤传感器保护结构，用于保护埋设于沥青路面内的分布式光纤传感器，保护结构包括第一保护层和第二保护层，所述的第一保护层为长条形，所述的分布式光纤传感器的光纤沿着第一保护层的长度方向盘绕在第一保护层上，所述的第二保护层沿着第一保护层的宽度方向缠绕在第一保护层和光纤外侧，构成传感器封装件，所述的传感器封装件通过第一粘接层固定在沥青路面的基底上，所述的沥青路面的沥青混凝土层覆盖在传感器封装件上，所述的分布式光纤传感器的光纤连接器靠近第一保护层的端部，且位于沥青路面外侧。与现有技术相比，本实用新型具有安装简便、准确性好、稳定耐久、精度高和成本低等优点。

技术领域

本实用新型涉及道路监测技术领域，尤其是涉及一种适用于沥青路面的分布式光纤传感器保护结构。

背景技术

近年来，随着交通量的增长以及超载现象不断出现，很多道路过早地出现了路面病害问题，如车辙、疲劳、裂缝、松散等。道路病害不仅影响道路的使用性能，还带来了公路交通安全隐患，道路病害大多从初期的微小损伤开始，如不及时发现并进行相应的养护，将会对整体结构造成大规模的破坏，极大的缩短公路的使用寿命。造成路面病害过早出现的很大一个原因是道路轴载数据、交通数据和相关运营数据等的缺失，难以及时形成对应的养护预防措施。因此，道路结构监测对于道路设施全寿命养护管理显得尤为重要，而监测的关键在于长期、大量、准确地获取道路数据。

随着科学的发展，光纤作为传感材料在各行业获得了极大的推广，其材料特性得到了充分的研究，很多围绕光纤材料的新技术得到了广泛的应用。目前光纤已被广泛用于航空航天、石油石化、医药医疗、土木工程、食品安全等领域，在温度监测、管井湿度监测、应力应变监测等方面都有较为丰富的应用。在道路结构监测方面，光纤作为一种新型传感材料，主要有以下几种优势：

(1)灵敏度高：由于光是一种波长极短的电磁波，通过光的相位便得到其光学长度。以光纤干涉仪为例，由于所使用的光纤直径很小，受到微小的机械外力的作用或温度变化时其光学长度要发生变化，从而引起较大的相位变化；

(2)抗电磁干扰、电绝缘、耐腐蚀、本质安全：由于光纤传感器是利用光波传输信息，而光纤是电绝缘、耐腐蚀的传输媒质，同时安全可靠，因此光纤传感器可以方便有效地用于各种大型机电、石油化工、矿井等强电磁干扰和易燃易爆的恶劣环境中；

(3)测量速度快：光的传播速度快且能传送二维信息，因此可用于高速测量。当信号的分析具有极高的检测速率要求时，应用电子学的方法往往难以实现，此时利用光衍射现象的高速频谱分析便可解决问题；

(4)信息容量大：被测信号以光波为载体，而光的频率极高，所容纳的频带很宽，且同一根光纤可以传输多路信号；

(5)易于进行大规模布设。光纤材料质地轻，材料柔性强，生产技术成熟且成本较低。在长距离分布式传输过程中，光纤的信号损耗较低，使得光纤传感技术应用于高速公路具有可行性。

目前，光纤作为传感材料用于工程结构检测的案例较多，但用于沥青路面长期监测时，存在光纤传感器的保护与安装的技术难点，中国实用新型专利申请公开说明书CN110424229A公开了这样一种分布式光纤传感器的布置方法。该方法先在现有的分布式光纤传感器的两端分别安装限制轴向移动的固定座，并对分布式光纤传感器的表面包覆热塑性胶体材料；然后对现有的路面进行开槽，对开槽路面的两端的槽口进行扩大以保证固定座顺利安装入路面的槽内；最后将安装固定座固定在路面的槽内，在路面摊铺时将混合的高温沥青混合料填入路面的槽内，由于高温使包覆在分布式光纤传感器表面的热塑性胶体材料熔化，以填补分布式光纤传感器四周的空隙。

但该专利存在以下问题：

该专利为了实现光纤传感器的定位，需要安装限制轴向移动的固定座，并对分布式光纤传感器的表面包覆热塑性胶体材料，此过程中需要用到定制的加工件，如定制的环形凹槽、半圆环等，材料准备较为复杂，且由于光纤传感器比较纤细，在其表面包覆热塑性胶体材料时难以使厚度均匀，使得光纤传感器的测量准确度低；