CN105043282B - 一种光纤光栅剪切应变传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光纤光栅剪切应变传感器，属于传感技术领域。本发明由光纤应变传感器、固定支座、带有刻度的刚性夹持器和调节螺栓组成构成。将光纤光栅套入1.2mm空心钢管中，采用环氧树脂将光纤光栅两端封装夹持部件上，夹持部件和钢管之间可自由滑动。将光纤光栅应变传感器固定在刚性夹持器中，然后通过固定支座安装在结构上，可以通过调节刚性夹持器的长度来适应不同厚度层面剪切应变的测量。该位移传感器克服了传统电类传感器易受电磁干扰、长期稳定性差等缺点，体积小、测量精度高，而且可在一根光纤上布置多个传感器对多点进行准分布式测量，还可以和基于光纤光栅技术的各种传感器串联。
Description
技术领域
本发明属于传感技术领域，涉及到一种基于光纤光栅技术的剪切应变传感器。
背景技术
光纤光栅传感器是用光纤光栅制成的一种新型光纤传感器，通过检测写入光纤内部的光栅反射或透射布拉格波长光谱，实现被测结构的应力、应变和温度量值的绝对测量。它具有灵敏度高,体积小,耐腐蚀,抗电磁辐射,光路可弯曲,便于实现远距离测量等优点，同时能实现“传”和“感”的合二为一。因此，近年来它在许多工程结构健康监测中得到了广泛应用。
在复合材料层面、混凝土/岩石交界面、混凝土/钢结构交界面、新老混凝土交界面、碾压混凝土层面以及节理岩体的剪切破坏特性时需要量测其剪切应变。目前很多剪切试验采用的是传统的位移计通过数据处理后得到层面的剪切应变，直接用于测量层面剪切应变的传感器有待于进一步开发。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以量测结构层面剪切应变的光纤光栅剪切应变计，通过光纤光栅应变传感器两端刚性夹持装置将结构层面剪切应变传递到光纤光栅应变传感器两端，利用光纤传感器的高灵敏度提高剪切应变的测量精度，并且可以通过调节刚性夹持器的长度量测不同层面厚度的剪切应变。
本发明的技术方案是：该光纤光栅剪切应变传感器包括光纤光栅应变传感器、固定支座、带有刻度的刚性夹持器和调节螺栓；所述的光纤光栅应变传感器包括光纤光栅、钢管、夹持部件和支座；光纤光栅置于钢管中，采用环氧树脂胶将光纤光栅两端与夹持部件固定，夹持部件和钢管间保持自由滑动；夹持部件通过支座支撑；光纤光栅应变传感器两端的支座分别固定在上下两个带有刻度的刚性夹持器上，两带有刻度的刚性夹持器分别位于光纤光栅应变传感器两侧，并与光纤光栅应变传感器垂直；刚性夹持器和固定支座之间采用螺栓连接，通过调节刚性夹持器伸出长度适应不同层面厚度间的剪应变的测量。
本发明的效果和益处是提出了一种层面剪切应变传感器填补了层面剪切应变测量仪器的空白，该剪切应变传感器结构简单、精度高、具有良好的稳定性。该传感器可以通过调剂刚性夹持器的长度来测量不同结构层面厚度的剪切应变，而且传感器通过金属固定支座1安装在结构上，金属受力支座可以根据测量结构的不同而更换不同的形状,可以实现粘接、焊接、螺栓连接等不同安装方法。该光纤光栅剪切应变传感器通过量测结构层面上下表面之间的相对变形间接地测量层面的剪切应变，利用光纤光栅应变传感器的自身性质提高了传感器的应变灵敏度系数，不受材料的影响，可以根据实际需求通过改变器件尺寸进行调整，能够适应不同结构层面剪切应变的测量，可以广泛适用碾压混凝土层面、混凝土/钢板接触面、岩石/混凝土接触面、岩石裂隙、岩石断层、复合材料层面以及新老混凝土交界面等各种层面剪切应变的测量中。
附图说明
图1是光纤光栅剪切应变传感器示意图。
图2是光纤光栅应变传感器件放大示意图。
图中：1固定支座；2调节螺栓；3刚性夹持器；4光纤光栅应变传感器；5光纤；6光纤光栅；7钢管；8夹持部件；9支座。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。
本发明提出的光纤光栅剪切应变传感器示意图如附图1所示，其中所涉及的光纤光栅应变传感器件示意图如附图2所示。
光纤光栅剪切应变传感器的具体做法是，1、将夹持部件8和支座9固定；2、将光纤光栅应变传感器6放在1.2mm的钢管7中；3、套入1.5mm的钢管夹持部件8，使用精密光纤调整架调整光纤光栅应变传感器6位置，使光纤光栅应变传感器6两端处于夹持部件8的中央部位；4、灌入环氧树脂胶胶黏剂将光纤光栅应变传感器6两端件固定在夹持部件8上，并保证夹持部件8和钢管7之间可以自由滑动；5、将制作好的光纤光栅应变传感器安装刚性夹持器3上；6、将两个固定支座1安装在所测结构层面的上下两侧；7、装入带有光纤光栅应变传感器的刚性夹持器3，调节刚性夹持器3伸出端的长度使光纤光栅应变传感器和所测层面保持平行，通过调节螺栓2将刚性夹持器3固定在支座1上。
Claims (1)
1.一种光纤光栅剪切应变传感器，其特征在于，该光纤光栅剪切应变传感器包括光纤光栅应变传感器、固定支座、带有刻度的刚性夹持器和调节螺栓；所述的光纤光栅应变传感器包括光纤光栅、钢管、夹持部件和支座；光纤光栅置于钢管中，采用环氧树脂胶将光纤光栅两端与夹持部件固定，夹持部件和钢管间保持自由滑动；夹持部件通过支座支撑；光纤光栅应变传感器两端的支座分别固定在上下两个带有刻度的刚性夹持器上，两带有刻度的刚性夹持器分别位于光纤光栅应变传感器两侧，并与光纤光栅应变传感器垂直；刚性夹持器和固定支座之间采用螺栓连接，通过调节刚性夹持器伸出长度适应不同层面厚度间的剪应变的测量。
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