[實用新型]一種帶凹形鎖止結構的光纖光柵環形測力傳感器

有效

• 申請號: 201821641611.4
• 申請日: 2018-10-10
• 公開（公告）號: CN209197942U
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發明（設計）人: 李英娜;曹驍勇;趙振剛;李川
• 申請（專利權）人: 昆明理工光智檢測科技有限公司
• 主分類號: G01L1/24
• 分類號: G01L1/24
• 代理公司: 昆明今威專利商標代理有限公司 53115
• 代理人: 賽曉剛;蔣晗

本實用新型公開了一種帶凹形鎖止結構的光纖光柵環形測力傳感器，所述傳感器包括傳感系統和凹形托盤，所述傳感系統包括T型桿體(1)、光纖光柵測力環(4)、光纖Bragg光柵(5)和光纖(6)，其中，T型桿體(1)穿入光纖光柵測力環(4)和凹形托盤(3)，光纖光柵測力環(4)置于凹形托盤(3)的凹槽內，凹形托盤(3)經螺母和螺孔緊固在被測物的固定結構上，光纖Bragg光柵(5)貼于光纖光柵測力環(4)上，光纖Bragg光柵(5)通過光纖(6)引出。本實用新型提供的傳感器具有凹形托盤結構，可以在測試被測物所受應力應變的同時，對光纖光柵測力環進行鎖止保護，確保測試過程中其結構不因受力過度而損壞。

技術領域

本實用新型涉及光纖光柵測力環的測量設備，尤其涉及一種帶凹形鎖止結構的光纖光柵環形測力傳感器。

背景技術

目前，在結構工程領域中，對結構力學測試的應用非常廣泛，它們的受力大小及分布變化能最直接地反映結構的健康狀況。光纖光柵是二十世界末測試領域最重要的發明之一。近年來,成為世界研究熱點的結構健康監測為光纖光柵傳感技術在土木工程領域的應用提供了機遇。然而,如何結合光纖光柵的感知特性和土木工程健康監測的測試需要研制開發性能穩定可靠、耐久性好的工程化傳感器并應用于重大工程中是目前重要的課題。

現有光纖光柵拉力傳感器沒有設置防止拉力過大的保護結構，受力一旦超過量程時會發生斷裂而影響拉力測量。

實用新型內容

針對現有技術的不足，本實用新型提供一種帶凹形鎖止結構的光纖光柵環形測力傳感器，本實用新型在測力環型結構上按一定間距排布光纖Bragg光柵可實現對單方向上的應力應變分布測試，并通過一個凹形鎖止結構，在測試過程中限制傳感器所受應力應變在額定范圍內，從而保護傳感器結構。

本實用新型提供的帶凹形鎖止結構的光纖光柵環形測力傳感器，T型桿體穿入光纖光柵測力環(環狀彈性體)，環狀彈性體放置于凹型托盤上，凹型托盤用螺母經螺孔緊固在被測物的固定結構上，光纖Bragg光柵貼于環狀彈性體上，光纖光柵通過光纖引出。本實用新型中將T型桿體受力產生的位移，轉化為T型桿體上端對光纖光柵測力環的壓力，壓力產生的形變可轉化為FBG的峰值波長漂移以進行調制。從而實現了受力物的應力應變的在線測試。此外，凹形托盤對T型桿體具有支撐鎖止作用，使得其具有在超出最大受力范圍情況下對傳感器彈性結構的保護作用。

本實用新型的技術方案如下：一種帶凹形鎖止結構的光纖光柵環形測力傳感器，所述傳感器包括傳感系統和凹形托盤3，所述傳感系統包括T型桿體1、光纖光柵測力環4、光纖Bragg光柵5和光纖6，其中，T型桿體1穿入光纖光柵測力環4和凹形托盤3，光纖光柵測力環4置于凹形托盤3的凹槽內，凹形托盤3螺母和螺孔緊固在被測物的固定結構上，光纖Bragg光柵5貼于光纖光柵測力環4上，光纖Bragg光柵5通過光纖6引出。

進一步地，所述光纖光柵測力環4上沿軸向設置4個光纖Bragg光柵5，4個光纖Bragg光柵5位置上彼此間隔90°。

進一步地，所述凹形托盤3的凹槽比光纖光柵測力環4高0.5～1.5mm，從而實現在環狀彈性體受力達到其最大受力范圍時，受力壓縮至與凹形托盤高度相同，T形桿體由凹形托盤支撐，從而保護環狀彈性體受力不超過其最大受力范圍。

進一步地，所述凹形托盤為圓柱形，底部邊緣設有凸臺，凸臺經螺母和螺孔緊固在被測物的固定結構上。

本實用新型的工作原理如下：所述傳感器測力過程中，被測物的應力應變主要由T型桿體下端受力，并由T型桿體頂端傳遞至環形彈性體，使得環形彈性體敏感元件受到軸向壓力時，產生軸向應變，引起光纖Bragg光柵中心波長漂移，光纖Bragg光柵通過輸入輸出光纖與信號處理裝置光鏈接。利用解調器得到的光纖Bragg光柵中心波長漂移值的情況，即可獲得待測物理量的變化情況。

應變引起的光纖Bragg光柵波長的漂移由公式：