[發明專利]一種光纖光柵應變式鋼筋計計量校準裝置及方法

在審

• 申請號: 202110373998.X
• 申請日: 2021-04-07
• 公開（公告）號: CN112945127A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 李紹輝;趙暉;張旭;張樂暉;周振杰;韓鴻勝;竇春暉
• 申請（專利權）人: 交通運輸部天津水運工程科學研究所
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16;G01K7/18;G01K11/32
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 龐學欣

一種光纖光柵應變式鋼筋計計量校準裝置及方法。裝置包括光纖光柵應變式鋼筋計、恒溫水槽、鉑電阻溫度計、鉑電阻溫度計夾持裝置、光纖光柵解調儀、數字多用表、標準荷載裝置和上位機；本發明效果：針對目前國內尚無專門的光纖光柵應變式鋼筋計計量技術規范的現狀，本發明提供了一種光纖光柵應變式鋼筋計計量校準裝置及方法，解決了環境溫度影響對光纖光柵應變式鋼筋計測量精度的影響，為儀器生產單位對光纖光柵應變式鋼筋計出廠前性能測試提供了技術依據，也為應用單位的現場數據校正提供了有效的方法，提升了光纖光柵應變式鋼筋計測量精度和數據可信度。

技術領域

本發明屬于交通水運、公路工程結構監測裝備計量校準技術領域，特別涉及一種光纖光柵應變式鋼筋計計量校準裝置及方法。

背景技術

在交通水運、公路工程領域，橋梁、大壩等基礎設施和結構物在建設和長期使用過程中，受外界環境及自身材料特性、結構設計等因素的影響，不可避免會產生損傷累積和抗力衰減，導致其使用壽命下降，存在的安全隱患如不及時排查，將引發災難性事故，造成重大人員傷亡和經濟損失，因此，重要結構和基礎設施的健康監測已成為水運、公路工程的研究熱點。鋼筋是現代水運、公路工程結構的主要承力構件之一，易受環境腐蝕、疲勞、材料老化等因素的影響而出現損傷，應變和應力作為反應材料和結構力學特性的重要參數之一，從材料和結構中的應變分布情況能夠得到構件的強度儲備信息，確定構件局部位置的應力集中以及構件所受實際荷載狀況，對其監測意義重大。

目前，較為常用的監測手段是將測量傳感器通過膠結或固定夾具的方式與鋼筋剛性連接為一體，當鋼筋軸向或徑向受拉伸、扭轉力時，測量傳感器與之產生同等的變化，通過將產生的應變量轉換為光、電信號并傳輸至分析儀器，以實現對鋼筋力學性能的動態、長期監測。市場上基于此方式研制的鋼筋計主要有振弦式鋼筋計、電阻應變式鋼筋計、光纖光柵應變式鋼筋計等，其中，光纖光柵應變式鋼筋計以其插入損耗小、可靠性及穩定性好、易形成傳感器網絡等優點，在公路、水運道路、大壩、橋梁等結構物應力監測中發揮了重要作用。

在光纖光柵應變式鋼筋計的計量校準方面，電力行業標準《光纖光柵儀器基本技術條件》(DL/T 1736-2017)中以1級萬能材料試驗機為標準器對光纖光柵式鋼筋計的力學特性(非線性度、遲滯、重復性、綜合誤差)進行了規定，一方面光纖光柵式鋼筋計波長范圍通常在(1510－1590)nm，量程可達1500με，測量精度可達1με，1級萬能材料試驗機作為標準器，其測量精度無法滿足光纖光柵式鋼筋計計量校準需求，且校準過程中僅規定了環境溫度要求(20℃±2℃)，未考慮溫度變化對校準精度的影響。建筑行業標準《土木工程用光纖光柵應變傳感器》(JG/T 42-2013)以應變傳感器標定架為標準器對光纖光柵應變傳感器的綜合誤差、分辨力、重復性等力學特性進行了規定，由于應變傳感器標定架在測量范圍、測量方式上無法滿足光纖光柵應變式鋼筋計夾持、校準要求，故此標準中的校準方法雖然精度較高，但無法應用至光纖光柵應變式鋼筋計，且環境試驗溫度規定為20℃－25℃，未考慮溫度變化對校準結果的影響。水利部水文儀器及巖土工程儀器質量監督檢驗測試中心的陳欣剛等依據GB/T 13606-2007《巖土工程儀器振弦式傳感器通用技術條件》對光纖光柵應變式鋼筋計的非線性度、不重復度、滯后、綜合誤差及滿量程輸出等計量性能指標進行了試驗，但是，由于兩者在工作原理上存在著較大區別，振弦式鋼筋計的計量方法不能完全體現光纖光柵應變式鋼筋計所有的計量性能，不能對儀器的生產廠家進行有效的質量控制，無法保證出廠產品質量以及儀器使用工程的安全。

因此，研究一種光纖光柵應變式鋼筋計計量校準裝置及方法，以實現光纖光柵應變式鋼筋計力學性能的高精度校準，有效降低環境溫度變化對校準結果的影響，對提升光纖光柵應變式鋼筋計的產品質量具有重要意義。

發明內容

為了解決上述問題，本發明的目的在于提供一種光纖光柵應變式鋼筋計計量校準裝置。