CN103792023A - 可更换的光纤温度传感器 - Google Patents

Abstract

一种可更换的光纤温度传感器，属于土木工程技术领域。包括金属套管、传输光纤、光纤光栅、金属基底、导热体。传输光纤、光纤光栅和金属基底连接在一起构成一套温度传感装置，感知通过导热体传来的测点处温度。当装置老化之后，可打开活性封口，将温度传感装置从套管内拉出，然后将新装置伸入套管里的导热体内，用活性封口将套管封闭即可。本发明通过更换老化装置可实现对温度监测数据的长期监测，而且操作简单方便。

Description

可更换的光纤温度传感器

技术领域

本发明涉及的是一种土木工程技术领域的传感器，具体涉及一种可更换的光纤温度传感器。

背景技术

由于力学分析和结构健康监测的需要，很多钢筋混凝土结构上都安装了温度传感器。按监测位置可将传感器分为两类：表面式和埋入式，分别用于混凝土结构表面温度和内部温度的监测。目前的温度传感器普遍采用光纤式的，稳定性和可靠性能维持十五年左右，但结构自身的使用寿命要达到几十年甚至上百年。因此在结构监测的过程中，必须要对传感器进行更换。如果是表面式的传感器，显然很容易进行更换，但对于埋入式的温度传感器，需要专门考虑如何更换的问题。

经对现有技术文献的检索发现，现有的光纤温度传感器技术一般都着重于解决测量精度问题，如中国专利，申请号：200410018765.4，专利名称：“一种光纤光栅温度传感器及其制造方法”，公开了一种光纤光栅温度传感器，其结构包括金属腔体、光纤光栅、光纤引出端和在腔体与光纤光栅之间空隙填充的导热粉体或膏体。该发明可以埋入在混凝土内进行监测，解决了一般光纤光栅温度传感器对外界应变产生交互敏感的问题，测试精度高。但其缺陷是：只注重解决了传感器的精度问题，而没有考虑传感器或传感部件的更换问题，一旦内部的光纤光栅发生老化，则传感器所测得的数据不再可用，从而不能做到长期的监测。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种可更换的光纤温度传感器。本发明可以实现对埋入式温度传感器的更换，从而不影响长期监测的效果。

本发明是通过以下技术方案实现的，本传感器包括金属套管、传输光纤、光纤光栅、金属基底、导热体。传输光纤、光纤光栅和金属基底连接在一起构成一套温度传感装置，光纤光栅的基底与金属基底相固结，另一端连接传输光纤。温度传感装置位于金属套管之内，金属基底埋入在导热体之内，感知通过导热体传来的测点处温度。

所述的金属套管，为金属材料制成的空心管状，横截面为矩形，一端封闭，另一端为开口，开口端设有活性封口。

所述的金属基底，为热膨胀系数较大的金属制成的薄片，如不锈钢片，铝片，铜片等。

所述的传输光纤，一端置于套管内，连接光纤光栅，另一端位于套管外，将信号传输给外部的光信号解调装置。

所述的导热体，为导热系数大的、具有流动性的粉体或膏体，如银粉、铜粉、石墨粉、导热硅胶。

本发明实现可更换的工作机理是，首先，按以上说明将各部件封装成温度传感器。在浇筑混凝土之前，将其埋入结构内，使金属套管的底部布置在待测温度的位置。金属套管和导热体良好的温度传导性能将使金属基底能感应到待测位置处的温度状况，然后将其传递给自身上所固结的光纤光栅，引起光纤光栅内部传感信号的变化，这一变化通过传输光纤传递到外部的光信号解调装置，进行分析后可得到温度的信息。这样就实现了对待测位置处的温度监测。当用于温度传感的光纤光栅及传输光纤发生老化之后，可先打开套管上端的活性封口，将传输光纤、光纤光栅和金属基底一起从套管内拉出，然后将新的传输光纤、光纤光栅和金属基底连接好，伸入套管里的导热体内，然后用活性封口将该套管的开口端封闭即可。

当这个光纤光栅与传输光纤老化之后，可同上进行更换操作，从而保证了传感器的长期使用。本发明的突出优点是可以简单方便地对埋入式温度传感器进行更换，从而不影响对测点进行的长期监测。

附图说明

图1为本发明的装置正视图（结构示意图）。

图2为图1的A-A剖面图（结构示意图）。

图3为实施例测混凝土温度时的传感器布置示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

本实施例包括：一个空心管状的金属套管1，下部填充有导热体2（银粉、铜粉、石墨粉或导热硅胶），其中埋有金属基底6，金属基底6上固结有光纤光栅3，光纤光栅3的上端与传输光纤4的一端相连，传输光纤4的另一端伸出金属套管1外，外接于解调设备。在金属套管1的开口端装有活性封口7。

封装后的传感器结构如附图1、2所示。

在浇注混凝土8之前，将封装后的本传感器固定于待测温度的位置附近，使金属套管1的底部对应于指定测点，开口端位于构件外表面，如附图3所示。

在浇注混凝土8时，用抽管法对传感器进行保护。所谓抽管法，是用一根直径略大于传感器截面宽度的钢管将它套装保护起来，就像纵筋一样固定在混凝土截面中。进行浇注时，待振捣完成之后将套管抽出，传感器留在原位。钢管可以很好的保护传感器免受外界不利环境的干扰。混凝土浇注完成后，传感器被预埋在指定位置。

在正常使用阶段，金属基底6通过导热体2将感应到所在位置处的温度，并将其传递到光纤光栅3上，然后通过传输光纤4和外部解调设备5可以获得该处的温度值。

当光纤光栅3及传输光纤4发生老化之后，按如下步骤进行更换操作：

打开金属套管1上端的活性封口7，将光纤光栅3、传输光纤4、金属基底6一起拉出。然后将新的光纤光栅3、新传输光纤4和金属基底6连接好，伸入金属套管1内，埋入导热体2之中，之后将金属套管1的开口端用活性封口7封闭。则新传感器开始正常工作。

Claims (5)

1.一种可更换的光纤温度传感器，其特征是，包括金属套管、传输光纤、光纤光栅、金属基底、导热体。

2.如权利要求1所述的可更换的光纤温度传感器，其特征是，所述的传输光纤、光纤光栅和金属基底连接在一起构成一套温度传感装置，位于金属套管之内，光纤光栅的基底与金属基底相固结，另一端连接传输光纤，金属基底埋入在导热体之内。

3.如权利要求1所述的可更换的光纤温度传感器，其特征是，所述的金属套管，为金属材料制成的空心管状，横截面为矩形，一端封闭，另一端为开口，开口端设有活性封口。

4.如权利要求1所述的可更换的光纤温度传感器，其特征是，所述的金属基底，为热膨胀系数较大的金属制成的薄片，如不锈钢片，铝片，铜片等。

5.如权利要求1所述的可更换的光纤温度传感器，其特征是，所述的导热体，为导热系数大的、具有流动性的粉体或膏体，如银粉、铜粉、石墨粉、导热硅胶。

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