一种人字门裂纹在线检测系统的传感器及其制作方法

摘要

本发明公开了一种人字门裂纹在线检测系统的传感器及其制作方法，所述的传感器包括两个刚性保护盒和光纤，所述的光纤有多条，布设在两个刚性保护盒之间；所述的刚性保护盒为圆形，其内部固定多个分布于四周的直径为m的圆形小光纤盘和位于中心的一个直径为n的圆形大光纤盘，大光纤盘用于辅助固定光纤。本发明利用多个传感器和一个OTDR模块就可以实现对一片区域的裂纹检测，极大地减少了OTDR模块的通道数量，从而降低了整个检测系统搭建的复杂程度与成本。本发明设计的传感器有效利用了光纤资源，使得通过一根光纤就可以实现对裂纹的多点检测，和常规布设光纤的检测方法相比不仅高效快捷，而且也节省了对空间的占用。

权利要求

1.一种人字门裂纹在线检测系统的传感器的制作方法，所述的传感器包括两个刚性保护盒和光纤，所述的光纤有多条，布设在两个刚性保护盒之间；所述的刚性保护盒为圆形且直径为d、侧面开有多个窗口，其内部固定多个分布于四周的直径为m的圆形小光纤盘和位于中心的一个直径为n的圆形大光纤盘，大光纤盘用于辅助固定光纤；

所述的刚性保护盒的直径d与小光纤盘直径m、大光纤盘的直径n满足下式：d＝n+2m+a，其中a为常数，取值为6～8cm；

所述的两个刚性保护盒结构和尺寸完全相同，分别为刚性保护盒A(1)和刚性保护盒B(2)；

所述的两个刚性保护盒和光纤均固定在人字门的表面上；

其特征在于：所述的传感器的制作方法包括以下步骤：

A、在人字门裂纹检测区域两侧，分别固定刚性保护盒A(1)和刚性保护盒B(2),将光纤引入刚性保护盒A(1)中，并在刚性保护盒A(1)的大光纤盘上缠绕若干圈并固定；

B、将光纤引入到刚性保护盒A(1)的一个小光纤盘上缠绕i圈，其中i的值满足下述公式：其中，p是用以解调的OTDR模块的事件盲区的大小，m是小光纤盘的直径；

然后将光纤铺设到裂纹检测区域上，并临时安装圆柱形底座辅助固定光纤，再将光纤引入刚性保护盒B(2)中；光纤在裂纹检测区域的走向与裂纹发生方向成60～70度角斜交；

C、先在刚性保护盒B(2)中的小光纤盘上缠绕i圈，然后引入到刚性保护盒B(2)中的大光纤盘上缠绕若干圈并固定，再经过刚性保护盒B(2)中的另一个小光纤盘上缠绕i圈，最后将光纤铺设到裂纹检测区域上，并临时安装圆柱形底座辅助固定光纤，之后再把光纤重新引入刚性保护盒A(1)中；光纤在裂纹检测区域的走向与前一条光纤平行；

D、根据裂纹检测区域布设要求重复步骤B～C若干次，并将光纤引出刚性保护盒A(1)。

说明书

一种人字门裂纹在线检测系统的传感器及其制作方法

技术领域

[0001] 本发明涉及水工金属结构健康检测技术领域，特别涉及一种人字门裂纹在线检测系统的传感器制作方法。

背景技术

[0002] 船闸人字门的结构坚固性在其工作过程中总是面临着考验，其中人字门两侧巨大的水压力差、人字门启闭过程中水流的挤压对门体的结构损伤与变形等问题在长期作用下会使得门体的应力集中区出现裂纹，并影响船闸的长期可靠运行。

[0003] 传统的检测裂纹的方法是利用光时域反射仪(OTDR)将一根光纤与预计裂纹成一定角度布设，光纤的走线直接固化在被检测物表面，属于单点检测，其一根光纤只能检测一个裂纹，当对较大范围进行检测时，存在占用空间浪费光纤资源等缺点，并且人字门上的裂纹易发区域较为分散，采用这种方法搭建系统需要额外增加OTDR模块的通道数量，极大增加了系统搭建的复杂程度与成本，并且给后续信号处理带来了困难。

发明内容

[0004] 为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种能够节省光纤资源并降低系统搭建的复杂程度及成本的人字门裂纹在线检测系统的传感器及其制作方法。

[0005] 为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种人字门裂纹在线检测系统的传感器，包括两个刚性保护盒和光纤，所述的光纤有多条，布设在两个刚性保护盒之间；所述的刚性保护盒为圆形且直径为d、侧面开有多个窗口，其内部固定多个分布于四周的直径为m的圆形小光纤盘和位于中心的一个直径为n的圆形大光纤盘，大光纤盘用于辅助固定光纤；

[0006] 所述的刚性保护盒的直径d与小光纤盘直径m、大光纤盘的直径n满足下式：

[0007] d＝n+2m+a，其中a为常数，取值为6～8cm；

[0008] 所述的两个刚性保护盒结构和尺寸完全相同，分别为刚性保护盒A和刚性保护盒B。

[0009] 进一步地，所述的两个刚性保护盒和光纤均固定在人字门的表面上。

[0010] 一种人字门裂纹在线检测系统的传感器的制作方法，包括以下步骤：

[0011] A、在人字门裂纹检测区域两侧，分别固定刚性保护盒A和刚性保护盒B,将光纤引入刚性保护盒A中，并在刚性保护盒A的大光纤盘上缠绕若干圈并固定；

[0012] B、将光纤引入到刚性保护盒A的一个小光纤盘上缠绕i圈，其中i的值满足下述公式：

[0013]

[0014] 其中，p是用以解调的OTDR模块的事件盲区的大小，m是小光纤盘的直径；

[0015] 然后将光纤铺设到裂纹检测区域上，并临时安装圆柱形底座辅助固定光纤，再将光纤引入刚性保护盒B中；光纤在裂纹检测区域的走向与裂纹发生方向成60～70度角斜交；

[0016] C、先在刚性保护盒B中的小光纤盘上缠绕i圈，然后引入到刚性保护盒B中的大光纤盘上缠绕若干圈并固定，再经过刚性保护盒B中的另一个小光纤盘上缠绕i圈，最后将光纤铺设到裂纹检测区域上，并临时安装圆柱形底座辅助固定光纤，之后再把光纤重新引入刚性保护盒A中；光纤在裂纹检测区域的走向与前一条光纤平行；

[0017] D、根据裂纹检测区域布设要求重复步骤B～C若干次，并将光纤引出刚性保护盒A。

[0018] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：

[0019] 1、本发明相比于传统的裂纹检测方法，利用多个光纤裂纹传感器和一个OTDR模块就可以实现对一片区域的裂纹检测，极大地减少了OTDR模块的通道数量，从而降低了整个检测系统搭建的复杂程度与成本。

[0020] 2、本发明设计的光纤裂纹传感器有效利用了光纤资源，使得通过一根光纤就可以实现对裂纹的多点检测，和常规布设光纤的检测方法相比不仅高效快捷，而且也节省了对空间的占用。

附图说明

[0021] 本发明共有附图1幅，其中：

[0022] 图1为光纤裂纹检测传感器的内部结构示意图。

[0023] 图中：1、刚性保护盒A，2、刚性保护盒B，3、大光纤盘A，4、大光纤盘B，5、小光纤盘A，6、小光纤盘B，7、小光纤盘C，8、小光纤盘D，9、圆柱形底座A，10、圆柱形底座B，11、圆柱形底座C，12、圆柱形底座D，13、光纤输入端，14、光纤输出端。

具体实施方式

[0024] 以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述：应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

[0025] 本发明采取的技术方案是：刚性保护盒内部由位于圆心的大光纤盘和位于圆周附近的小光纤盘组成，并且侧面开有多个窗口，大光纤盘起初步固定作用、小光纤盘用来缠绕并引出光纤，在裂纹检测区域两侧分别固定一个刚性保护盒，并采用下述方法以特定角度布设光纤。

[0026] 如图1所示，人字门裂纹在线检测系统的传感器包括两个侧面开有多个窗口的圆形刚性保护盒A1、刚性保护盒B2和光纤，刚性保护盒内部固定了多个分布于四周的最小内径为3cm的小光纤盘和位于中心的一个最小内径为6cm的大光纤盘，大光纤盘用于辅助固定光纤，刚性保护盒的直径d由公式d＝n+2m+a计算，这里a选择为8cm，可得d＝20cm。

[0027] 人字门裂纹在线检测系统的传感器制作方法，其步骤是：

[0028] A、在裂纹检测区域两侧，分别固定刚性保护盒A1、刚性保护盒B2,将光纤从光纤输入端13引入刚性保护盒A1中并在大光纤盘A3上缠绕若干圈并固定；

[0029] B、将光纤引入到小光纤盘A5上缠绕i圈，其中i用下述公式计算：

[0030]

[0031] 其中，p根据实际情况选择为6m，m选择为3cm，经计算得i＝63；然后将光纤铺设到裂纹检测区域上，并临时安装圆柱形底座A9和圆柱形底座B10辅助固定光纤，再将光纤引入刚性保护盒B2中；

[0032] C、先在小光纤盘C7上缠绕63圈，再拉到大光纤盘B4上缠绕若干圈并固定，再经过小光纤盘D8上缠绕63圈，后将光纤铺设到裂纹检测区域上，并临时安装圆柱形底座C11和圆柱形底座D12辅助固定光纤，把光纤引入刚性保护盒A1中；在小光纤盘B6上缠绕63圈，再拉到大光纤盘A3上缠绕若干圈并固定；

[0033] D、根据检测区域布设要求重复B～C步骤若干次，并将光纤从光纤输出端14引出刚性保护盒A1。

[0034] 此外，在刚性保护盒A1和刚性保护盒B2之间的光纤在裂纹检测区域与裂纹发生方向成60～70度角斜交固定。

[0035] 本发明不局限于本实施例，任何在本发明披露的技术范围内的等同构思或者改变，均列为本发明的保护范围。