[實用新型]光纖光柵式混凝土表貼應變傳感系統

有效

• 申請號: 201320512382.7
• 申請日: 2013-08-21
• 公開（公告）號: CN203432545U
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 羅淵敏;黃曄;張秀玲
• 申請（專利權）人: 合肥容知測控儀器有限公司
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16;G01L1/24;G01K11/32
• 代理公司: 合肥天明專利事務所 34115
• 代理人: 奚華保

技術領域

????本實用新型涉及傳感器領域，具體是一種光纖光柵式混凝土表貼應變傳感系統。

背景技術

傳統的表面應力傳感系統，主要采用電阻式應變計傳感器組成，利用電信號的變化實現對具體應力量的監測。傳統的電阻式應變計傳感器是根據應變－電阻效應，將被測試件的應變量轉換成電阻變化量的敏感元件。它不僅直作為應力、應變測量的傳感器，而且可以與彈性元件組合構成力、壓力、稱重、位移、扭矩、振動、加速度等多種專用應變計式傳感器，廣泛應用于電子衡器制造、機械設備、建筑結構重要部件的強度試驗以及生產過程的監控等。基于電阻式應變計的傳感器是由敏感柵、基底、粘結劑、蓋層、引線組成的。應變計敏感柵由金屬細絲繞成柵形，敏感柵材料有康銅（銅鎳合金）、鎳鉻合金等；用于各種電阻應變計的粘結劑有環氧樹酯、酚醛樹酯、聚乙烯醇縮醛等；引線一般用鍍錫或鍍銀細銅絲。敏感柵用金屬箔，厚度在0.003～0.006mm間，柵形由光刻制成，圖形可很復雜且精細，柵的尺寸可很小，柵長最小至0.2mm。電阻式應變計傳感器的電阻值與應力變化成正比關系，即當應力升高時電阻值隨之增大。在常態下，其電阻值小，僅有幾歐姆～幾十歐姆；當流經它的電流超過額定值時，其電阻值能在幾秒鐘內迅速增大至數百歐姆～數千歐姆以上。其缺點在于：①、阻值與應力的關系非線性嚴重；②、元件的一致性差，互換性差；③、元件易老化，穩定性較差；④、電阻應變傳感器蠕變和滯后大，使用時必須注意；且是有源器件，易燃易爆環境下使用需要做防爆改裝，導致安全性、適用性下降。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是提供一種光纖光柵式混凝土表貼應變傳感系統，抗電磁干擾，測量距離遠，適于遠程監控。

本實用新型的技術方案為:

光纖光柵式混凝土表貼應變傳感系統,包括有光電子系統和中央處理系統；所述的光電子系統包括有順次連接的波長掃描激光光源和分光模塊，設置于多個測量通道上的波長標定模塊和FBG傳感器，以及光信號接收單元；所述的波長標定模塊和FBG傳感器的輸入端與分光模塊的輸出端連接，波長標定模塊和FBG傳感器的輸出端與光信號接收單元的輸入端連接，光信號接收單元的輸出端與中央處理系統連接。

所述的光纖光柵式混凝土表貼應變傳感系統還包括有電路控制輸出單元，所述的電路控制輸出單元包括有與波長掃描激光光源連接的光源驅動電路、用于連接光信號接收單元的輸出端和中央處理系統的數據采集傳輸模塊。

所述的中央處理系統包括有中央處理器，分別與中央處理器連接的報警器、指示燈、顯示屏、操作輸入模塊和通訊接口。

所述的光信號接收單元包括有順次連接的PIN管、模擬濾波器和AD轉換模塊。

所述的通訊接口包括有RS-232接口、LAN接口和USB接口。

本實用新型的優點：

（1）、傳感器及傳輸系統不帶電，不受電磁場干擾，不對被監測設備形成干擾；

（2）、耐高壓、耐腐蝕、本質安全、長期可靠、易擴展、防爆，防雷擊、體積小、重量輕、易安裝等特點；

（3）、長期工作無零漂，適用于對結構部件長期穩定監測的應用；

（4）、使用壽命長，測量距離遠，適于遠程監控。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構框圖。

具體實施方式

光纖光柵式混凝土表貼應變傳感系統,包括有光電子系統、中央處理系統和電路控制輸出單元；光電子系統包括有順次連接的波長掃描激光光源1和分光模塊2，設置于多個測量通道上的波長標定模塊3和FBG傳感器4，以及光信號接收單元5（光信號接收單元包括有順次連接的PIN管、模擬濾波器和AD轉換模塊）；波長標定模塊3和FBG傳感器4的輸入端與分光模塊2的輸出端連接，波長標定模塊3和FBG傳感器4的輸出端與光信號接收單元5的輸入端連接，光信號接收單元5的輸出端與中央處理系統連接；電路控制輸出單元包括有與波長掃描激光光源1連接的光源驅動電路6、用于連接光信號接收單元5的輸出端和中央處理系統的數據采集傳輸模塊7；中央處理系統包括有中央處理器8，分別與中央處理器8連接的報警器9、指示燈10、顯示屏11、操作輸入模塊12和通訊接口13；其中，通訊接口13包括有RS-232接口、LAN接口和USB接口。

本實用新型的工作原理：

波長掃描激光光源1發出的光（由光源驅動電路6提供溫度控制和恒流源驅動，三角波電壓掃描實現激光器的波長壓掃描），經分光模塊2分配給各個測量通道上的波長標定模塊3和FBG傳感器4，FBG傳感器4會反射一個隨溫度、應變變化的特征波長給主機，光信號接收單元5接受到的光信號經PIN管、模擬濾波器、AD轉換模塊后轉換為電信號，通過數據采集傳輸模塊7上傳至中央處理系統的中央處理器8，中央處理器8經數據處理后顯示各測量點的環境溫度，當采集環境溫度達到限制，中央處理器8控制報警器9進行自動報警，指示燈點亮，同時顯示屏顯示報警信息，還可以通過通訊接口13把報警信息傳至災害報警主機或中央監控中心，觸動報警。