[發明專利]雙向長標距光纖光柵應變傳感器

有效

• 申請號: 201310260304.7
• 申請日: 2013-06-27
• 公開（公告）號: CN103307995A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 張浩;雷茂錦;朱耀庭;段君淼;時寧;王子龍;王國安;孫鐵成
• 申請（專利權）人: 石家莊鐵道大學;江西省交通科學研究院
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 石家莊新世紀專利商標事務所有限公司 13100
• 代理人: 楊欽祥

技術領域

本發明涉及一種用于路面結構中對于高速公路進行實時監測的裝置，尤其是一種雙向長標距光纖光柵傳感器，屬于應力應變檢測裝置。

背景技術

在工程實踐中，傳統的電阻應變片在土木工程的測試中一直扮演著重要的角色，但在高速公路結構中，傳統應變片已經不能滿足現在的測量要求。由于測量裝置需要埋入地基，在地基碾壓過程中很容易損壞。監測中通常會需要測量不同方向的應力應變，而一一埋入傳感器費時費力，造成不必要的浪費。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種可以同時測量垂直方向上的兩個應力應變的雙向長標距光纖光柵傳感器。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：一種雙向長標距光纖光柵應變傳感器，其關鍵技術在于：其包括兩個經由彎頭連接為一體的互相垂直的測量裝置；

所述測量裝置包括受力和變形部、光纖光柵傳感器以及與光纖光柵傳感器連接的光纖光柵調節儀；

所述受力和變形部包括承受壓力的2個不銹鋼圓盤以及設于2個不銹鋼圓盤之間并與其為一體的不銹鋼管，所述不銹鋼管的直徑小于不銹鋼圓盤的直徑；

所述光纖光柵傳感器穿設于不銹鋼管內，其一端與光纖光柵調節儀連接，另一端通過設于彎頭內的連接光纖與另一個測量裝置的光纖光柵傳感器連接，所述光纖光柵傳感器經由兩個間隔一定距離的粘結點連接于不銹鋼管內壁上。

進一步的改進，為了防止使用過程中被碾壓損壞，還包括設于不銹鋼管外側的不銹鋼套管，所述不銹鋼套管一端與測量裝置的不銹鋼圓盤接觸，另一端與另一個不銹鋼圓盤之間留有間隙，間隙為1mm。

進一步的改進，上述不銹鋼圓盤與不銹鋼管之間設有不銹鋼柱體，三者為一體結構。

優選的，所述受力和變形部長度至少為18㎝，所述不銹鋼圓盤的直徑為25-35?mm、厚度3-7mm，所述不銹鋼柱體的外徑為10-18mm，內徑為1mm，長度至少為5mm，所述不銹鋼管的外徑為3-5mm，內徑為1-2mm。

優選的，上述不銹鋼套管的外徑為18mm、內徑為14mm。

采用上述技術方案所產生的有益效果在于：本發明設置了兩個測量裝置，可以一次性讀取兩個方向的應變數據，避免多次埋設傳感器。本發明設置了不銹鋼套管，可以對傳感器保護的更加充分，防止地基碾壓過程中影響傳感器的正常工作。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

其中，101、不銹鋼圓盤，102、不銹鋼柱體，103、不銹鋼管，104、粘接點；2、不銹鋼套管；3、間隙；4、光纖光柵傳感器；5、連接光柵；6、光纖光柵調解儀；7、彎頭。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

參見附圖1，一種雙向長標距光纖光柵應變傳感器，其包括兩個經由彎頭7連接為一體的互相垂直的測量裝置。

所述測量裝置包括受力和變形部、光纖光柵傳感器4以及與光纖光柵傳感器4連接的光纖光柵調節儀6。

所述受力和變形部包括承受壓力的2個不銹鋼圓盤101以及設于2個不銹鋼圓盤101之間并與其為一體的不銹鋼管103，所述不銹鋼管103的直徑小于不銹鋼圓盤101的直徑；所述不銹鋼圓盤101與不銹鋼管103之間通過設置的不銹鋼柱體102過渡，該不銹鋼柱體102可以為不銹鋼套管提供支撐。所述不銹鋼管103外側設置不銹鋼套管2，所述不銹鋼套管2一端與測量裝置的不銹鋼圓盤101接觸，另一端與另一個不銹鋼圓盤之間留有間隙3，所述間隙3為1mm。所述不銹鋼套管2的外徑為18mm、內徑為14mm。

所述受力和變形部整體長度至少為18㎝，所述不銹鋼圓盤的直徑為25-35?mm、厚度3-7mm，所述不銹鋼柱體的外徑為10-18mm，內徑為1mm，長度至少為5mm，所述不銹鋼管的外徑為3-5mm，內徑為1-2mm。

所述光纖光柵傳感器4穿設于不銹鋼管103內，其一端與光纖光柵調節儀6連接，另一端通過設于彎頭7內的連接光纖5與另一個測量裝置的光纖光柵傳感器連接，所述光纖光柵傳感器4經由兩個間隔一定距離的粘結點104連接于不銹鋼管103內壁上，兩粘結點距離不小于15cm,因為傳感器測量的是標距內的平均應變,采用長標距可以減小偶然誤差。

本不銹鋼圓盤101、不銹鋼管103以及不銹鋼套管2也可采用其他材質，比如普鋼、鐵質、或其他工程塑料，滿足使用要求即可。

使用時，按照所需測量要求方向將本發明埋入公路路面或地基中，連接光纖光柵解調儀6。鋼制的不銹鋼套管2可以在路基或路面施工時碾壓過程中保護光纖光柵傳感器4避免被破壞。當路面受力變形時，土顆粒會對不銹鋼圓盤101部分兩側產生壓力，帶動不銹鋼管103變形，通過調整103與101的橫截面尺寸，可獲得不同的剛度比，使得本發明傳感器具有不同的靈敏度，這時位于其內部的光纖光柵傳感器4就可以測得相應數據。