本發明屬于光纖光柵應變傳感，特別涉及一種基于超弱光纖光柵陣列的多參量傳感光纜。

背景技術：

1、在結構健康監測領域中，傳統監測方法雖然可以滿足監測的絕大部分需求，但也暴露出相應的問題。有的技術只能對結構進行點式測量，測量數據密度小；有的技術易受環境因素影響；有的技術無法集成自動化，滿足數字化監測需求。近年來，光纖傳感技術高速發展，光纖光柵傳感器憑借其分布式、高精度、抗環境干擾、成本低等優勢，開始廣泛應用于周界安防、航空航天、軌道交通、大型結構健康監測等領域中，而此類大型工程應用的工程事故常常伴隨著振動、應變以及溫度等物理量的改變，單一物理量的信息改變可信度不足，所以獲取被測結構應變、溫度、振動等多種參數指標才能夠對其結構安全狀態進行綜合評定。

2、傳統光纖光柵傳感器通常只能解調應變、溫度、應變等其中某一個參量，難以滿足現代化工程結構對自身結構多參量的監測需求，不能夠全面對結構健康做出全面評價。多參量光纖光柵傳感光纜是現代化傳感光纜的發展方向，它不僅可以輕松融合fbg、分布式傳感光纖，以實現狀態信息提取和損傷識別等功能，還具有傳感參量多、傳感頭體積小、易于遙測、降低成本、系統集成度高等優點。2017年，蔣友華等提出并制作了一種橫向壓力與溫度雙參量光纖傳感器，但是在結構設計上過于簡單，只在實驗室進行性能測試，實際工程應用仍需進一步改進。2021年，葉少敏等在京雄城際隧道上建立了一個多參量光纖傳感系統，監測隧道溫度、變形、振動等物理量，能實時反映隧道安全狀況并實時預警，但是其布置光纖傳感器繁多復雜，未能形成單光纖多參量傳感，增加了施工困難以及經濟負擔。2022年，馮謙等在武漢地震工程研究院防護圍欄布設多芯光纖安防工程，實現了分布式應變、溫度、頻率等多參量傳感，但其只應用于小規模圍欄工程監測，傳統fbg由于其復用能力有限，在大型結構監測能力有待提高。

技術實現思路

1、針對現有技術的不足，具體來說，是針對現有陣列式光纖光柵傳感器無法同時監測多個參量、現有多芯多參量傳感光纜難以適應惡劣工況、監測大型結構能力有限等問題，本發明提出了一種基于超弱光纖光柵陣列的扁平型多參量傳感光纜，在解調應變信號的同時可以解調振動信號；內置frp應變傳感光纖以及frp加強筋，極大的提升了光纜機械抗拉、抗壓扁性能；外部通過模具熱擠塑扁形護套，特殊的外形結構相比傳統振動光纖可以更好地與被測物結合，感測振動信號；內嵌應變型、振動型超弱光纖光柵陣列可以長距離監測被測物，更適用于軌道交通等大型結構健康監測。

2、本發明的技術目的，是通過以下技術方案實現的：提供一種基于超弱光纖光柵陣列的多參量傳感光纜，包括中心復合有超弱光纖光柵陣列的應變加強筋s-frp；內嵌振動型超弱光纖光柵陣列的pbt套管，所述pbt套管內還充有油膏；相對于所述應變加強筋s-frp與所述pbt套管對稱布設的纖維增強樹脂加強筋frp；所述應變加強筋s-frp、所述pbt套管和所述加強筋frp通過模具熱擠塑形成扁形護套。

3、需要說明，本發明的描述中，s-frp全稱為?strain-fiber?reinforced?polymer，即應變型纖維加強復合材料；pbt全稱為polybutylene?terephthalate，即聚對苯二甲酸丁二醇酯；frp全稱為fiber?reinforced?polymer，即纖維加強復合材料。

4、優選的，所述應變加強筋s-frp由高強度玻璃纖維、聚合物基體以及所述超弱光纖光柵陣列熱拉擠成型，用于耦合所述扁形護套上傳遞的應變。

5、優選的，所述振動型超弱光纖光柵陣列用于通過所述油膏、所述pbt套管來耦合所述扁形護套上傳遞的微振動。

6、優選的，所述纖維增強樹脂加強筋frp由玻璃纖維與聚合物基體熱拉擠而成，用于提高機械抗拉、抗壓性能。

7、優選的，所述扁形護套呈梯形。

8、優選的，所述應變加強筋s-frp與所述護套之間加膠粘結。

9、與現有方法相比，本發明具有如下有益效果：

10、1.本發明提供的一種基于超弱光纖光柵陣列的多參量傳感光纜，該超弱光纖光柵多參量傳感光纜，兩側復合纖維增強樹脂應變傳感光纖、纖維增強樹脂加強筋，外部包裹高密度聚乙烯扁形護套，具有很好的機械抗拉、抗壓扁性能。

11、2.本發明提供的超弱光纖光柵多參量傳感光纜可以同時監測應變與振動信號，滿足大型結構多參量的監測需求。

12、3.本發明提供的超弱光纖光柵多參量傳感光纜，由于其特殊的外形結構，可以更好地與地面結合，與傳統振動光纜相比可以更好地感測振動信號。

13、4.本發明提供的超弱光纖光柵多參量傳感光纜，纖維增強樹脂應變傳感光纖部分與護套之間加膠粘結，增強了傳感器感知應變信號傳遞的能力。

技術特征：

1.一種基于超弱光纖光柵陣列的多參量傳感光纜，其特征在于，包括中心復合有超弱光纖光柵陣列（1）的應變加強筋s-frp（2）；內嵌振動型超弱光纖光柵陣列（3）的pbt套管（4），所述pbt套管（4）內還充有油膏；相對于所述應變加強筋s-frp（2）與所述pbt套管（4）對稱布設的纖維增強樹脂加強筋frp（5）；所述應變加強筋s-frp（2）、所述pbt套管（4）和所述加強筋frp（5）通過模具熱擠塑形成扁形護套（6）。

2.根據權利要求1所述的一種基于超弱光纖光柵陣列的多參量傳感光纜，其特征在于，所述應變加強筋s-frp（2）由高強度玻璃纖維、聚合物基體以及所述超弱光纖光柵陣列（1）熱拉擠成型，用于耦合所述扁形護套（6）上傳遞的應變。

3.根據權利要求1所述的一種基于超弱光纖光柵陣列的多參量傳感光纜，其特征在于，所述振動型超弱光纖光柵陣列（3）用于通過所述油膏、所述pbt套管（4）來耦合所述扁形護套（6）上傳遞的微振動。

4.根據權利要求1所述的一種基于超弱光纖光柵陣列的多參量傳感光纜，其特征在于，所述纖維增強樹脂加強筋frp（5）由玻璃纖維與聚合物基體熱拉擠而成，用于提高機械抗拉、抗壓性能。

5.根據權利要求1所述的一種基于超弱光纖光柵陣列的多參量傳感光纜，其特征在于，所述扁形護套（6）呈梯形。

6.根據權利要求1所述的一種基于超弱光纖光柵陣列的多參量傳感光纜，其特征在于，所述應變加強筋s-frp（2）與所述護套（4）之間加膠粘結。

技術總結
本發明涉及一種基于超弱光纖光柵陣列的多參量傳感光纜，包括中心復合有超弱光纖光柵陣列的應變加強筋S?FRP；內嵌振動型超弱光纖光柵陣列的PBT套管，所述PBT套管內還充有油膏；相對于所述應變加強筋S?FRP與所述PBT套管對稱布設的纖維增強樹脂加強筋FRP；所述應變加強筋S?FRP、所述PBT套管和所述加強筋FRP通過模具熱擠塑形成扁形護套。本發明提出超弱光纖光柵多參量傳感光纜，兩側復合纖維增強樹脂應變傳感光纖、纖維增強樹脂加強筋，外部包裹高密度聚乙烯扁形護套，具有很好的機械抗拉、抗壓扁性能。

技術研發人員：羅志會,高杰,黃江樓,冉昌艷
受保護的技術使用者：宜昌睿傳光電技術有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28