CN114543694B - 一种大量程面板分缝测量装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种大量程面板分缝测量装置。该装置包括：应变传感光缆、伸缩套管、弹性件以及固定端子，伸缩套管的两端与待测面板固定，伸缩套管内部两端安装固定端子，弹性件位于伸缩套管内的端部为光缆固定点，应变传感光缆与光缆固定点固定连接，应变传感光缆穿过固定端子与外部光信号解调设备连接，当待测面板分缝张开或收缩时，光缆同步伸缩，通过测量光缆的应变变化计算得到光缆的伸缩量，进而获得待测面板分缝的伸缩变化信息。
Description
技术领域
本申请属于光纤传感技术领域，尤其涉及一种大量程面板分缝测量装置。
背景技术
数字化智能型电站建设是电站的主要趋势，建设智能调节、智能控制、智能分析、智能决策的抽水蓄能电站，迫切需要技术更先进、可靠性更强、全方位电站健康监测系统，推动感知技术全面布局和应用也是泛在电力物联网建设的重要基础和关键所在。
抽水蓄能电站面板在长期服役过程中极有可能受到外力和环境侵蚀发生灾害，从而造成严重的安全事故和经济损失。为避免人员伤亡、减小经济损失，需要对面板进行长期监测。
在大坝面板建设过程中，需要对应力应变进行观测，目前已经应用的检测方法，如应变片、锚杆应力计、多点位移计等，易受电磁干扰、潮湿、腐蚀等的影响，不能用于面板的长期在线监测。且基于分布式光纤应变传感器，相关技术试用期测量变形量时，通常是将其固定于待检测物体表面，当变形量较大时，光纤极易被拉断，所以难以进行大量程实时检测。
发明内容
为了实现大量成变形的长期在线监测，本申请提供一种大量程面板分缝测量装置，在保证变形传递效率的同时能够耐受苛刻的监测环境。
本申请提供的一种大量程面板分缝测量装置采用如下的技术方案：
一种大量程面板分缝测量装置，包括：应变传感光缆、伸缩套管、弹性件以及固定端子；
伸缩套管的两端与待测面板固定，固定端子固定连接于伸缩套管内部的两端，弹性件固定连接于固定端子的内侧，弹性件位于伸缩套管内的端部为光缆固定点，应变传感光缆与光缆固定点固定连接，应变传感光缆穿过固定端子与外部光信号解调设备连接。
具体的，固定端子和弹性件均设置两个，固定端子固定连接于伸缩套管的两端，两个弹性件分别固定连接于两个固定端子的内侧。
在上述的大量程面板分缝测量装置中，所述弹性件为弹簧。
具体的，所述应变传感光缆与弹性件粘接固定。
在上述的大量程通过上述技术方案，应变传感光缆，用于连接外部光信号调制解调仪，测量装置内应变传感光缆的应变变化；伸缩套管，用于保护装置内部的应变传感光缆，同时与待测面板分缝协同变形，通过伸缩管节实现大量程变形；弹性件，用于将伸缩套管的变形传递至应变传感光缆，固定端子，用于连接弹性件以及伸缩套管，同时引出应变传感光缆，使其与外部光信号解调仪连接，光信号解调设备获取装置内部光缆应变信息；当待测面板的缝隙变大时，待测面板分缝两侧的部分带动伸缩套管一同移动，弹性件变形，且变形的弹性件拉动应变传感光缆一同变形，由于弹性件能够在该条件下有大的变形，使得应变传感光缆不易被拉断，能够实现大量程的实时监测；
大量程面板分缝测量装置有助于掌握大坝在复杂环境中的结构变化状况，解决了现有传感器短期监测的局限性，提供了更长久的监测技术支撑。通过对大坝安全状况做出评估并加以有效处理，提供电站远程在线健康状态监测与故障诊断，全面监控面板分缝变形情况，及时预警机灾害的发生、发展和健康状态的恶化程度，实现无人值守，预知修复的目的。
在上述的大量程面板分缝测量装置中，所述固定端子包括端板和固定圈，端板与伸缩套管端部相适配，固定圈固定于端板一侧且与伸缩套管内壁固定连接。
在上述的大量程面板分缝测量装置中，所述伸缩套管内埋于待测面板内，或者伸缩套管与待测面板的表面连接。
在上述的大量程面板分缝测量装置中，所述伸缩套管包括外管和内管，外管套设于内管的外壁且与内管滑动连接，内管和外管分别固定于待测面板分缝两侧的两个部分。
具体的，所述内管与待测面板固定可采用粘接、焊接、铆接等。
所述外管具体的，所述内管与待测面板固定可采用粘接、焊接、铆接等。
在上述的大量程面板分缝测量装置中，所述伸缩套管包括两个内管和一个中部管节，两个内管分别插设于中部管节内且与中部管节滑动连接，两个内管分别固定于待测面板分缝两侧的两个部分。
在上述的大量程面板分缝测量装置中，所述分布式光纤测缝装置测得的分缝变形按以下公式计算：
Δd＝k*ε
式中，Δd为分缝变形，ε为测缝计光缆应变，k为标定灵敏系数。光纤测量应变与弹性件拉力成线性关系，弹性件拉力与弹性件伸缩长度成线性关系，弹性件伸缩长度与面板分缝大小成线性关系。因此，光纤测量应变与面板分缝大小成线性关系，相关系数可以通过标定获得。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
(1)本申请所述的基于分布式光纤应变传感器的大量程面板分缝测量装置，应用伸缩套管保护光纤传感器，能够有效地将施加在套管上的面板分缝变形传递到光纤应变传感器，以实现精确的变形测量；
(2)本申请所述的基于分布式光纤应变传感器的大量程面板分缝测量装置，应用弹性件减敏装置，增强了应变光缆的实际应变测量量程；
(3)本申请所述的基于分布式光纤应变传感器的大量程面板分缝测量装置，通过该装置检测面板分缝伸缩大小，从而获得面板受力状况或受损程度，工作效率高，符合现有技术中的需求。
附图说明
图1是本申请实施例中一种大量程面板分缝测量装置图。
附图说明：1、应变传感光缆；2、伸缩套管；3、弹性件；4、固定端子；5、光缆固定点；6、待测面板。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请公开的实施方式作进一步详细描述。
如图1，在本申请实施例中，一种大量程面板分缝测量装置，包括：应变传感光缆1、伸缩套管2、弹性件以及固定端子4；伸缩套管2的两端位置与待测面板6固定，固定端子4和弹性件3均设置两个，固定端子4固定连接于伸缩套管2的两端，两个弹性件3分别固定连接于两个固定端子4的内侧，弹性件位于伸缩套管2内的端部为光缆固定点5，应变传感光缆1与光缆固定点5固定连接，应变传感光缆1穿过固定端子4与外部光信号解调设备连接。
弹性件3用于将伸缩套管2的变形传递至应变传感光缆1。
固定端子4包括端板和固定圈，端板与伸缩套管2端部相适配，固定圈固定于端板一侧且与伸缩套管2内壁固定连接，提高了固定端子4与伸缩套管2之间连接的稳定性。固定端子4将弹性件3和伸缩套管2连接起来，同时应变传感光缆1穿过固定端子4引出，使其与外部光信号解调仪连接。
参照图1，伸缩套管2，用于保护装置内部的应变传感光缆1，同时与待测面板6分缝协同变形，通过伸缩套管2实现大量程变形。伸缩套管2内埋于待测面板6内，或者伸缩套管2与待测面板6的表面连接，本实施例中，伸缩套管2伸缩套管2连接于待测面板6的表面。具体的，伸缩套管2可以为能够伸缩的任意结构，比如，伸缩套管可以为包括外管和内管，外管套设于内管的外壁且与内管滑动连接，内管和外管分别固定于待测面板分缝两侧的两个部分。比如，伸缩套管还可以为包括两个内管和一个中部管节，两个内管分别插设于中部管节内且与中部管节滑动连接，两个内管分别固定于待测面板6分缝两侧的两个部分。伸缩套管还可以为其他可实现伸缩的结构。
应变传感光缆1，用于根据光纤应变温度与布里渊散射光谱的中心频率的对应关系，通过光信号解调设备测量光纤的布里渊散射光谱的中心频率，确定光纤应变信息ε；弹性件3的灵敏系数为k，弹性件3与应变传感光缆1在光缆固定点5固定，在弹性件3为自然状态时，两个光缆固定点5之间的距离为d；分布式光纤测缝计测得的分缝变形按以下公式计算：Δd＝k*ε。式中，Δd为分缝变形，ε为测缝计光缆应变，k为标定灵敏系数。光纤测量应变与弹性件拉力成线性关系，弹性件拉力与弹性件伸缩长度成线性关系，弹性件伸缩长度与面板分缝大小成线性关系。因此，光纤测量应变与面板分缝大小成线性关系，相关系数可以通过标定获得。
本实施例的实施原理为：待测面板6分缝的宽度变大时，待测面板6分缝两侧的部分带动伸缩套管2的长度改变，伸缩套管2通过固定端子4，带动弹性件3产生变形，弹性件3拉动应变传感光缆1一起产生变形，应变传感光缆1可在自身穿过固定端子4的孔的位置滑动，形成了弹性件3能够产生较大变形，而使应变传感光缆1不易被拉断。可根据不同量程范围来选择不同劲度系数的弹性件3，实现了大量程面板分缝的实时监测。
Claims (6)
1.一种大量程面板分缝测量装置，其特征在于，包括：应变传感光缆(1)、伸缩套管(2)、弹性件(3)以及固定端子(4)；
伸缩套管(2)的两端与待测面板(6)固定，固定端子(4)固定连接于伸缩套管(2)内部的两端，弹性件(3)固定连接于固定端子(4)的内侧，弹性件(3)位于伸缩套管(2)内的端部为光缆固定点(5)，应变传感光缆(1)与光缆固定点(5)固定连接，应变传感光缆(1)穿过固定端子(4)与外部光信号解调设备连接；
待测面板(6)之间没有分缝变形时，弹性件(3)为自然状态；
待测面板(6)分缝的宽度变大时，待测面板(6)分缝两侧的部分带动伸缩套管(2)的长度改变，伸缩套管(2)通过固定端子(4)，带动弹性件(3)产生变形，弹性件(3)拉动应变传感光缆(1)一起产生变形，应变传感光缆(1)可在自身穿过固定端子(4)的孔的位置滑动；
分布式光纤测缝装置测得的分缝变形按以下公式计算：
Δd=k*ε
式中，Δd为分缝变形，ε为测缝计光缆应变，k为灵敏系数。
2.根据权利要求1所述的一种大量程面板分缝测量装置，其特征在于，所述弹性件(3)为弹簧。
3.根据权利要求1所述的一种大量程面板分缝测量装置，其特征在于，所述固定端子(4)包括端板和固定圈，端板与伸缩套管(2)端部相适配，固定圈固定于端板一侧且与伸缩套管(2)内壁固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种大量程面板分缝测量装置，其特征在于，所述伸缩套管(2)内埋于待测面板(6)内，或者伸缩套管(2)与待测面板(6)的表面连接。
5.根据权利要求1所述的一种大量程面板分缝测量装置，其特征在于，所述伸缩套管(2)包括外管和内管，外管套设于内管的外壁且与内管滑动连接，内管和外管分别固定于待测面板(6)分缝两侧的两个部分。
6.根据权利要求1所述的一种大量程面板分缝测量装置，其特征在于，所述伸缩套管(2)包括两个内管和一个中部管节，两个内管分别插设于中部管节内且与中部管节滑动连接，两个内管分别固定于待测面板(6)分缝两侧的两个部分。
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