埋入式機場道面fbg應變監測裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于應變測量與道面結構安全技術領域，具體涉及一種埋入式機場道面FBG應變監測裝置。
【背景技術】
[0002]機場跑道是機場運行過程中的關鍵基礎設施，對混凝土道面結構的受力狀態評估是一項極為重要的工作，可及時了解其結構健康狀況。目前，國內外普遍采用的跑道無損檢測方法有:超聲波回彈法、落錘彎沉盆法(FWD)、穩態動力彎沉法等，但上述這些方法在技術手段和應用規范等方面存在諸多限制。其中超聲波回彈法起源于公路路面檢測，其原理是使放大聲信號穿過路面結構，施加應力并改變發生器頻率，由頻率差值得到路面所承受應力。雖然此方法可以得到路面橫斷面三維圖像，但由于測量時間冗長、價格高昂以及時效短等條件限制而難以廣泛應該。落錘彎沉盆法(FWD)具有成熟的理論依據及大量應用經驗，其原理是通過計算機控制液壓提升并釋放一重錘對道面施加脈沖荷載，通過當量層方法反算出路面模量。但該方法存在的缺點是損傷跑道風險且沖擊荷載等級與真實飛機輪載仍存在差距。穩態動力彎沉法是通過在道面上放置一靜荷，利用動荷發生器施加周期性荷載。其主要問題在于需預置大于動荷幅值的靜荷載，該靜荷會改變道面材料初始應力狀態和剛度，對測試結果有直接影響。
[0003]基于光纖光柵技術的FBG (布拉格光柵)傳感器是一種低能耗、高時效且能動態反映路面狀況的新興測試方法。其工作原理是當光波穿過FBG傳感器內Bragg光柵時，其中一部分光波被反射回來形成入射光波，不滿足要求的光波則形成透射光波，以此建立起光纖折射率相對頻移與結構應變的關系，可滿足實時無損監測要求。與傳統電阻應變計相比，FBG傳感器靈敏度高，抗干擾能力強，光波長且距離傳輸損耗小，信號穩定性好。
[0004]目前，對混凝土道面板水平彎拉變形的測量仍較為困難，通常的做法是將FBG傳感器預埋在機場道面上混凝土道面板的底部附近。但由于FBG傳感器尺寸小，傳輸光纖纖細脆弱，因此容易因受到澆筑和振搗設備的機械沖擊而發生折斷，所以難以保障測點成活率，且后期維修困難成本高昂，對于正常道面施工有很大影響，不適合大面積廣泛使用。
【發明內容】
[0005]為了解決上述問題，本實用新型的目的在于提供一種無需破壞道面結構，適用于機場既有道面結構的埋入式機場道面FBG應變監測裝置。
[0006]為了達到上述目的，本實用新型提供的埋入式機場道面FBG應變監測裝置包括兩個FBG傳感器、兩根鋁合金梁、鎧裝光纜、四個固定夾具、兩個鈦鋼合金支架、兩個嵌固支座和兩個FC法蘭盤接頭；其中，兩個嵌固支座相隔距離設置于機場跑道上道面燈光孔的底部混凝土表面上；每個鈦鋼合金支架的中部和上部分別貫通形成有一個橫向預留孔，下端固定在一個嵌固支座上；每根鋁合金梁的內部封裝一個FBG傳感器，兩端分別插入設置在兩個鈦鋼合金支架上相對應的兩個橫向預留孔內，并由固定夾具固定；兩個FBG傳感器通過鎧裝光纜相連，并且鎧裝光纜的出線口位于鋁合金梁端部，同時鎧裝光纜的兩端分別連接一個FC法蘭盤接頭。
[0007]所述的FBG傳感器采用帶溫補的鎧裝雙柵光纖光柵傳感器。
[0008]所述的FC法蘭盤接頭同時與光纖光柵解調儀相連接。
[0009]本實用新型提供的埋入式機場道面FBG應變監測裝置具有如下優點:具有高精度、高可靠性、無需預埋施工、安裝過程簡便、測點成活率高、準分布式測量、抗潮防水、穩定及耐久性好等優點。同時，本應變監測裝置封裝完整，組裝式生產，可根據工程實際要求變更幾何尺寸，解決了后期維護更換等問題，對于機場混凝土道面內部應變變化的大范圍長期監測具有實際意義。
【附圖說明】
[0010]圖1為本實用新型提供的埋入式機場道面FBG應變監測裝置組裝結構示意圖。
【具體實施方式】
[0011]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型提供的埋入式機場道面FBG應變監測裝置進行詳細說明。
[0012]如圖1所示，本實用新型提供的埋入式機場道面FBG應變監測裝置包括兩個FBG傳感器1、兩根鋁合金梁2、鎧裝光纜3、四個固定夾具4、兩個鈦鋼合金支架5、兩個嵌固支座6和兩個FC法蘭盤接頭7 ;其中，兩個嵌固支座6相隔距離設置于機場跑道上道面燈光孔的底部混凝土 8表面上；每個鈦鋼合金支架5的中部和上部分別貫通形成有一個橫向預留孔，下端固定在一個嵌固支座6上；每根鋁合金梁2的內部封裝一個FBG傳感器1，兩端分別插入設置在兩個鈦鋼合金支架5上相對應的兩個橫向預留孔內，并由固定夾具4固定；兩個FBG傳感器I通過鎧裝光纜3相連，并且鎧裝光纜3的出線口位于鋁合金梁2端部，同時鎧裝光纜3的兩端分別連接一個FC法蘭盤接頭7。
[0013]所述的FBG傳感器I采用帶溫補的鎧裝雙柵光纖光柵傳感器。
[0014]所述的FC法蘭盤接頭7同時與光纖光柵解調儀相連接。
[0015]現將本實用新型提供的埋入式機場道面FBG應變監測裝置的安裝和使用過程闡述如下:
[0016]安裝時首先由工作人員打開機場跑道上道面燈光孔的蓋板，然后將兩根鋁合金梁2分別穿過兩根鈦鋼合金支架5上的兩個橫向預留孔，并利用固定夾具4將鈦鋼合金支架5和鋁合金梁2連成整體，之后將嵌固支座6設置于機場跑道上道面燈光孔的底部混凝土 8表面上，然后將一個鈦鋼合金支架5的下端與一個嵌固支座6連接固定。之后將FC法蘭盤接頭7連接到光纖光柵解調儀輸出通道。在實際運行使用中，鋁合金梁2內部封裝的FBG傳感器I實時檢測飛機移動荷載引起的道面板內水平彎拉變形，然后經鎧裝光纜3、FC法蘭盤接頭7傳送給光纖光柵解調儀，光纖光柵解調儀再將接收到的光波信號進行轉換、記錄和數據保存，并通過軟件換算得到道面板底部最大彎拉應力，以供工作人員分析使用。
【主權項】
1.一種埋入式機場道面FBG應變監測裝置，其特征在于:其包括兩個FBG傳感器(I)、兩根鋁合金梁(2)、鎧裝光纜(3)、四個固定夾具(4)、兩個鈦鋼合金支架(5)、兩個嵌固支座(6)和兩個FC法蘭盤接頭(7);其中，兩個嵌固支座(6)相隔距離設置于機場跑道上道面燈光孔的底部混凝土(8)表面上；每個鈦鋼合金支架(5)的中部和上部分別貫通形成有一個橫向預留孔，下端固定在一個嵌固支座(6)上；每根鋁合金梁(2)的內部封裝一個FBG傳感器(I)，兩端分別插入設置在兩個鈦鋼合金支架(5)上相對應的兩個橫向預留孔內，并由固定夾具(4)固定；兩個FBG傳感器(I)通過鎧裝光纜(3)相連，并且鎧裝光纜(3)的出線口位于鋁合金梁(2)端部，同時鎧裝光纜(3)的兩端分別連接一個FC法蘭盤接頭(7)。2.根據權利要求1所述的埋入式機場道面FBG應變監測裝置，其特征在于:所述的FBG傳感器(I)采用帶溫補的鎧裝雙柵光纖光柵傳感器。3.根據權利要求1所述的埋入式機場道面FBG應變監測裝置，其特征在于:所述的FC法蘭盤接頭(7)同時與光纖光柵解調儀相連接。
【專利摘要】一種埋入式機場道面FBG應變監測裝置，其包括兩個FBG傳感器、兩根鋁合金梁、鎧裝光纜、四個固定夾具、兩個鈦鋼合金支架、兩個嵌固支座和兩個FC法蘭盤接頭；兩個嵌固支座設置于機場跑道上道面燈光孔的底部混凝土表面上；每個鈦鋼合金支架的中、上部分別形成有橫向預留孔，下端固定在嵌固支座上；每根鋁合金梁的內部封裝一個FBG傳感器，兩端分別插入在兩個鈦鋼合金支架上的兩個橫向預留孔內，并由固定夾具固定；兩個FBG傳感器通過鎧裝光纜相連，鎧裝光纜的兩端分別連接一個FC法蘭盤接頭。本實用新型優點：高精度、高可靠性、無需預埋施工、安裝過程簡便、測點成活率高、準分布式測量、抗潮防水、穩定及耐久性好。
【IPC分類】G01B11/16
【公開號】CN204666102
【申請號】CN201520400907
【發明人】李岳, 蔡靖, 都志強, 葉笠, 毛靈杰
【申請人】中國民航大學
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年6月11日