CN101162157A - 表面安装或焊接式应力应变测试传感装置 - Google Patents

表面安装或焊接式应力应变测试传感装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种表面安装或焊接式应力应变测试传感装置，包括固定板和拉杆，拉杆的一端与第一固定板固定连接，另一端通过连接件与第二固定板活动连接，拉杆上刻槽，槽内敷设有光纤光栅传感器，设有光纤光栅传感器的拉杆段外面封装有绝热材料，光纤光栅传感器引出光纤与光信号解调处理装置连接。使用时，将固定板通过穿过长条孔内的螺栓分别固定在测量面的不同点(如桥梁的桥面与桥墩之间，或楼宇墙面接缝之间)，当测量点间发生位移时，产生的应力可通过拉杆传递到光纤光栅传感器上，光纤光栅传感器再把信号传递到信号解调处理装置内，通过信号处理装置分析得出测量点之间的应力或应变大小。本发明具有结构简单、使用方便、测量准确、直观等优点。

Description

表面安装或焊接式应力应变测试传感装置
技术领域
本发明涉及一种测力装置，具体地说是一种测量桥梁、建筑物等安装或焊接式应力应变测试传感装置。
背景技术
目前的结构体或测量面的两点之间的应变应力测量传感器多种多样，但多数传感器是点式测量，不方便组网，同时对现场环境的抗干扰能力比较差，需要经常调零和校正。
发明内容
本发明为克服上述现有技术的不足，提供一种结构简单、使用方便、便于组网、测量准确的测量点之间的光纤光栅式应力应变传感装置，可实现表面安装或焊接，安装后可进行传感器的测量调整，改变传感器的拉压变化。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：一种表面安装或焊接式应力应变测试传感装置，包括固定板和拉杆，拉杆的一端与第一固定板固定连接，拉杆的另一端通过连接件与第二固定板连接，拉杆上设有光纤光栅传感器，光纤光栅传感器通过光纤与光信号解调处理装置连接。
所述的拉杆上设有凹槽，凹槽内敷设有光纤光栅传感器，光纤光栅传感器外面封装有绝热材料，如硫化硅保护胶体等隔热固化材料，可以防止光栅应变传感器受热的影响。
所述的固定板成L型，固定板的水平部分上设有长条孔。
所述的连接件包括套管和外螺纹柱，套管内有内螺纹，外螺纹柱一端固定于第二固定板上，另一端与套管一端配合，拉杆穿过套管另一端，通过转动套管，可调节传感器两个测量点的距离。
本发明中提到的光信号处理装置是现有的设备，在此不再赘述。
本发明使用时，将固定板通过穿过长条孔内的螺栓分别固定在桥梁的桥面与桥墩之间，或者楼宇墙面接缝之间，当桥面和桥墩之间发生位移时，或楼宇墙面之间发生位移时，产生的应力可通过拉杆传递到光纤光栅传感器上，光纤光栅传感器再把信号通过光纤传递到信号处理装置内，通过信号处理装置对信号进行分析处理得出结论。本发明具有结构简单、使用方便、测量准确、直观等优点。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明的光纤光栅传感器传感光路图；
图3是本发明的光纤光栅传感器的正加载与负加载对比曲线图；
其中1.第一固定板，2.拉杆，3.光纤光栅传感器，4.套管，5.第二固定板，6.长条孔，7.螺柱，8.绝热固化胶体，9.光纤，10.入射光，11.反射光，12.透射光。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例1：图1中，拉杆2的左端与第一固定板1固定连接，拉杆2的右端通过套管4与螺柱7连接，螺柱7与第二固定板5连接，拉杆2上刻有凹槽，凹槽内敷设有光纤光栅传感器3，光纤光栅传感器3外面设有绝热固化胶体8，可以减少光纤光栅传感器3的热传导，提高测试准确性。光纤光栅传感器3通过光纤9与光信号处理装置连接。固定板成L型，固定板的水平部分上设有长条孔6。
使用时，将固定板通过穿过长条孔6内的螺栓分别固定在桥梁的桥面与桥墩之间，或者楼宇墙面接缝之间，当桥面和桥墩之间发生位移时，或楼宇墙面之间发生位移时，产生的应力可通过拉杆2传递到光纤光栅传感器3上，光纤光栅传感器3再把信号通过光纤9传递到信号处理装置内，通过信号处理装置对信号进行分析处理得出结论。
本发明的光纤光栅采用布拉格光栅，是一种性能优异的窄带反射滤波无源器件。当宽带光波在布拉格光栅中传输时，入射光波将在相应的频率上被反射回来，如图2，其中10表示入射光，11表示反射光，12表示透射光。根据光纤耦合模理论，当宽带光在布拉格光栅中传输时，会产生模式耦合，满足反射条件λB＝2neffΛ的光被反射，其中neff为有效折射率，Λ为光栅周期，λB为反射中心波长。
在所有引起布拉格光栅波长移位的外界因素中，最直接的是应力应变参量，无论对光栅拉伸还是挤压，都将引起光栅周期的Λ变化，并且光纤本身所具有的弹光效应使得有效折射率也随外界应力状态的变化而改变，因此，采用布拉格光栅制成的该应力应变测试传感器，光栅的波长移位可表示为
ΔλB＝2ΔneffΛ+2neffΔΛ(2)
(2)式中，ΔΛ是光纤本身在应力作用下的弹性形变，Δneff是光纤的弹光效应。
图3是该光纤布拉格光栅应力应变测试传感器在拉伸(正加载)，压缩(负加载)，连续变化过程中，光栅中心波长的变化，由此看出该传感器能很好地测量外界拉伸和压缩应力。
实施例2：与实施例1不同的是，拉杆2的右端通过螺纹与第二固定板5活动连接。

Claims (4)

1.一种表面安装或焊接式应力应变测试传感装置，包括固定板和拉杆，其特征在于：拉杆的一端与第一固定板固定连接，拉杆的另一端通过连接件与第二固定板连接，拉杆上设有光纤光栅传感器，光纤光栅传感器通过光纤与光信号解调处理装置连接。
2.根据权利要求1所述的表面安装或焊接式应力应变测试传感装置，其特征在于：所述的拉杆上设有凹槽，凹槽内敷设有光纤光栅传感器，光纤光栅传感器外面封装有绝热材料。
3.根据权利要求1所述的表面安装或焊接式应力应变测试传感装置，其特征在于：所述的固定板成L型，固定板的水平部分上设有长条孔。
4.根据权利要求1所述的表面安装或焊接式应力应变测试传感装置，其特征在于：所述的连接件包括套管和外螺纹柱，套管内有内螺纹，外螺纹柱一端固定于第二固定板上，另一端与套管一端配合，拉杆穿过套管另一端。
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