[實(shí)用新型]一種光纖光柵的磁彈索力傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202020007242.4
• 申請日: 2020-01-02
• 公開（公告）號: CN210981613U
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 裴華富;張朝;朱鴻鵠;鄒德高
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: G01L5/04
• 分類號: G01L5/04;G01L1/24
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠(yuǎn)

本實(shí)用新型屬于巖土工程監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種光纖光柵的磁彈索力傳感器，包括固定裝置、測量裝置、激勵線圈、磁鐵和軛鐵。本實(shí)用新型充分利用光纖光柵技術(shù)的優(yōu)越性，光纖光柵防電磁干擾，在光纖光柵磁彈索力計(jì)與錨索形成一個磁回路時，光纖光柵并不會因?yàn)殡姶艌龅拇嬖诙鴮?dǎo)致測量誤差，克服傳統(tǒng)磁彈索力計(jì)雙線圈結(jié)構(gòu)相互影響導(dǎo)致測量誤差較大的缺陷。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于巖土工程監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種光纖光柵的磁彈索力傳感器。

背景技術(shù)

邊坡預(yù)應(yīng)力加固工程是減少滑坡問題的一種方法。最常見的邊坡預(yù)應(yīng)力加固工程為往邊坡體內(nèi)加入錨索結(jié)構(gòu)，所以準(zhǔn)確測量錨索結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力變化具有非常重要的意義。目前，常用的錨索索力監(jiān)測手段為壓力傳感器、振動波法、振動頻率法。其中壓力傳感器主要有電阻應(yīng)變式、振弦式和光纖光柵三種，均需在錨索錨頭與混凝土之間加裝墊板與承壓環(huán)，這樣錨索索力就全部作用于承壓環(huán)上，通過測量承壓環(huán)的應(yīng)變量來監(jiān)測錨索索力的大小。而振動波法與振動頻率法都為纜索上施加振動，來監(jiān)測錨索索力，并不適用邊坡土體中錨索的索力大小。

基于磁彈效應(yīng)的錨索索力測量是目前應(yīng)用較為廣泛的一種新型監(jiān)測方法。其測量原理為：當(dāng)鐵磁性材料被外部磁場磁化后，其應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化時，則其內(nèi)部磁導(dǎo)率等參數(shù)會發(fā)生變化，通過推導(dǎo)出其改變的磁特性參數(shù)和錨索索力之間的關(guān)系，即可實(shí)現(xiàn)錨索的索力測量。

傳統(tǒng)的磁彈索力傳感器分為兩種，一種為套筒式磁彈索力傳感器，其結(jié)構(gòu)相對來說較為簡單、精度較高并且成本低等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在錨索索力監(jiān)測中，但其需與錨索一起加工，統(tǒng)一生產(chǎn)，運(yùn)輸起來相對復(fù)雜，并容易破壞；另一種則是旁路式磁彈索力傳感器，雖然解決了安裝困難的缺點(diǎn)，但其內(nèi)外嵌套的雙線圈結(jié)構(gòu)仍存在相互影響問題。

光纖光柵作為一種新型的測量元件，當(dāng)溫度與應(yīng)變發(fā)生變化時，其中心波長會發(fā)生改變，通過布設(shè)形式的不同，可以剔除溫度對中心波長的影響，從而得到精確的應(yīng)變變化。光纖光柵具有防電磁干擾、耐腐蝕等良好特性，適合作為磁彈索力傳感器的測量元件。

因此，本實(shí)用新型針對上述問題，采用光纖光柵和磁致伸縮技術(shù)，提供一種可準(zhǔn)確測量錨索索力的磁彈索力傳感器。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型針對現(xiàn)有磁彈索力傳感器不易安裝以及雙線圈互相影響導(dǎo)致誤差較大的問題，利用光纖光柵和磁致伸縮材料，提供一種光纖光柵磁彈索力傳感器，可準(zhǔn)確測量錨索索力，克服傳統(tǒng)索力計(jì)測量精度低、安裝復(fù)雜、數(shù)據(jù)傳輸能力弱等缺點(diǎn)。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案：

一種光纖光柵的磁彈索力傳感器，包括固定裝置、測量裝置2、激勵線圈1、磁鐵6和軛鐵7；

所述的固定裝置包括螺栓3、錨索4和錨索夾具5，用四組螺栓3將錨索夾具5與錨索4連接在一起；

所述的測量裝置2包括光纖光柵、磁致伸縮材料10和光纖光柵解調(diào)儀11；其中光纖光柵包括應(yīng)變光纖光柵8和溫度補(bǔ)償光纖光柵9，應(yīng)變光纖光柵8和溫度補(bǔ)償光纖光柵9固定安裝在磁致伸縮材料10上，二者均與光纖光柵解調(diào)儀11連接，且二者相互垂直布置；

所述的磁鐵6一端固定在錨索夾具5上，兩個磁鐵6的另一端通過軛鐵7實(shí)現(xiàn)連接；其中一個磁鐵6上開有安裝槽，測量裝置2安裝在安裝槽內(nèi)；

所述的激勵線圈1對稱安裝在安裝有測量裝置2的磁鐵6的兩側(cè)。

由直流變頻電源對激勵線圈1通電，根據(jù)磁彈效應(yīng)即被磁化的磁鐵6在受力時其內(nèi)部磁彈性能量使磁化強(qiáng)度矢量發(fā)生改變，導(dǎo)致磁鐵6的磁導(dǎo)率發(fā)生變化，從而使得磁致伸縮材料11發(fā)生改變，由應(yīng)變光纖光柵8測得的磁致伸縮材料11的應(yīng)變，并通過溫度補(bǔ)償光纖光柵9對所得應(yīng)變進(jìn)行溫度補(bǔ)償，從而準(zhǔn)確的推導(dǎo)出錨索4的索力。