CN203396367U - 一种路用竖向光纤光栅传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种路用竖向光纤光栅传感器，包括上压头和下压头，所述上压头中部设有置放槽，所述下压头上设有与置放槽相配合的通孔，所述置放槽内设有FRP套管，FRP套管内填充有纤维增强树脂，所述纤维增强树脂内部封装有光纤和光栅，所述光栅与光纤连接；所述下压头外壁底部均匀设有三个安装孔和一个光缆孔，所述光缆孔内设有光缆线，光缆线内设有尾纤，尾纤与光纤低端连接。本实用新型的有益效果为：下压头与FRP套管外侧的金属外壳设计，能够起到保护光纤的作用，而金属外壳顶部的锥台形设计，可以增大受力面积，使传感器埋入后更稳定，不宜滑动；另外，楔形槽和楔形凸起的设计，可以有效的防止上压头的水平旋转，只受到竖向压力。

Description

一种路用竖向光纤光栅传感器

技术领域

本实用新型涉及一种应变传感器，尤其涉及一种路用竖向光纤光栅传感器。 

背景技术

疲劳是路面设计标准之一，沥青混凝土的疲劳失效与沥青层底拉应变值的大小相关，准确测得在实际车辆荷载作用下沥青层底的应变响应对路面的设计、施工和维护有重要的意义。 

对于沥青混凝土或水泥路面应变测试，传统的传感器有很多不足的地方：(1)电磁类传感器线性度差，对电磁的抗干扰性能差，仪器较为笨重，稳定性和可靠性差，无法长期稳定并及时地提供准确的监测信息；(2)传统的电信号传感器的抗潮、抗腐蚀能力较弱，极易影响混凝土路面的应变测量结果；(3)抗高温、高压和碾压、扭曲等不利因素的能力差，不适合工程现场应用。 

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种路用竖向光纤光栅传感器，以克服目前现有传感器存在的传感器线性度差、对电磁的抗干扰性能差、仪器较为笨重，另外抗潮、抗腐蚀能力较弱等不足。 

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现： 

一种路用竖向光纤光栅传感器，包括上压头和下压头，所述下压头内设有填充槽，所述上压头中部设有置放槽，所述下压头上设有与置放槽相配合的通孔，所述置放槽内设有FRP套管，所述FRP套管底部穿过通孔并固定在填充槽内，所述FRP套管内填充有纤维增强树脂，所述纤维增强树脂内部封装有光纤和光栅，所述光栅与光纤连接；所述下压头外壁底部均匀设有三个安装孔和一个光缆孔，安装孔内设有水平平衡支架，所述光缆孔内设有光缆线，光缆线内 设有尾纤，尾纤外包覆有包带层，包带层外设有防腐层，防腐层外设有铠装层，铠装层外设有保护层，所述尾纤与光纤低端连接。 

进一步的，所述下压头与所述FRP套管外设有金属外壳。 

进一步的，所述金属外壳顶部呈锥台形结构。 

进一步的，所述金属外壳的顶部对称设有楔形槽。 

进一步的，所述上压头的外壁上设有与所述楔形槽相配合的楔形凸起。 

进一步的，所述填充槽内设有保护填充物。 

优选的，所述保护填充物为玻璃胶。 

优选的，所述水平平衡支架与所述安装孔之间通过螺纹连接。 

本实用新型的有益效果为：1、本实用新型在下压头与所述FRP套管外设有金属外壳，金属外壳能够起到保护光纤的作用，而且，本实用新型中的金属外壳的顶部设计为锥形结构，增大了受力面积，使传感器埋入后更稳定，不宜滑动；2、本实用新型还设计了楔形槽和楔形凸起，有效的防止了上压头的水平旋转，保证了上压头只受到竖向压力，提高了测量的精确度；3、本实用新型中电缆线使用可靠，防腐能力强，操作安全；光栅通过光纤引出，且光栅被居中封装在FRP套管中，能够很好的保证光栅与封装材料之间的粘结，提高了传感器与沥青混凝土之间的粘合力。 

附图说明

下面根据附图对本实用新型作进一步详细说明。 

图1是本实用新型实施例所述的一种路用竖向光纤光栅传感器的剖视图； 

图2是本实用新型实施例所述的一种路用竖向光纤光栅传感器的俯视图。 

图中： 

1、金属外壳；2、上压头；3、楔形凸起；4、楔形槽；5、安装孔；6、光缆孔；7、水平平衡支架；8、光缆线；9、尾纤；10、防腐层；11、铠装层；12、保护层；13、填充槽14、置放槽；15、通孔；16、FRP套管；17、下压头；18、保护填充物；19、光纤；20、光栅；21、包带层。 

具体实施方式

如图1-2所示，本实用新型实施例所述的一种路用竖向光纤光栅传感器，包括上压头2和下压头17，所述下压头17内设有填充槽13，所述上压头2中部设有置放槽14，所述下压头17上设有与置放槽14相配合的通孔15，所述置放槽14内设有FRP套管16，所述FRP套管16底部穿过通孔15并固定在填充槽13内，所述FRP套管16内填充有纤维增强树脂，所述纤维增强树脂内部封装有光纤19和光栅20，所述光栅20与光纤19连接；所述下压头17外壁底部均匀设有三个安装孔5和一个光缆孔6，安装孔5内设有水平平衡支架7，所述光缆孔6内设有光缆线8，光缆线8内设有尾纤9，尾纤9外包覆有包带层21，包带层21外设有防腐层10，防腐层10外设有铠装层11，铠装层11外设有保护层12，所述尾纤9与光纤19低端连接；所述下压头17与所述FRP套管16外设有金属外壳1；所述上压头2的外壁上对称设有楔形凸起3，所述金属外壳1的顶部设有与所述楔形凸起3相配合的楔形槽4；所述金属外壳1顶端为锥形结构；所述填充槽13内设有保护填充物18；所述保护填充物18为玻璃胶；所述水平平衡支架7的一端通过螺纹连接固定在所述安装孔5内。 

本实用新型包括一个FRP(纤维增强复合塑料)套管16，FRP套管16内的纤维增强树脂材料作为封装材料，封装在FRP套管16内部的光栅20直接被纤维增强树脂材料封装，光栅20在金属外壳1内通过铠装光纤19引出，光栅20被居中封装在FRP套管16中，能够很好的保证光栅20与封装材料之间的粘结，同时为了提高传感器与沥青混凝土之间的粘结力，另外金属外壳1底部的3个水平平衡支架7，能够保证其在埋入路面时的固定位置。这种埋入式路面竖向应变传感器具有耐腐蚀、传感精度高、抗电磁干扰、绝对测量、准分布、抗潮防 水、稳定性与耐久性好等优点。同时由于其封装材料采用的是FRP套管16，可以大大提高传感器耐久性，利用光纤光栅测量应变原理、优良的应用性能和此种传感器的结构形式，可以对沥青混凝土或水泥路面内部竖向应变进行监测，从而为路面结构基础力学理论深入研究及路面养护、维修提供可靠的依据。 

具体使用时，楔形槽4与楔形凸起3的设计，防止上压头2的旋转，保证上压头2只受到竖向压力，对上压头2进行限位，金属外壳1顶部设计为锥形结构，增大了受力面积，实用性强，结构简单，金属外壳1形成一个壳体，对光纤19和下压头17进行保护，FRP套管16的设置主要是为了保护脆弱的光纤19和光栅20，防止传感器在工作时，光纤19和光栅20因外部作用力而断裂，在使用本传感器时，上压头2直接感受路面的变形情况，光纤19底端与尾纤9连接，尾纤9的一端通过光缆孔6伸出至金属外壳1外，光缆线8包括铠装层11，铠装层11主要为铠装钢丝，保护层12和防腐层10主要采用防腐蚀的材料制成，例如聚乙烯基乙醚材料，由于光纤19是不能承受剪应力的，而土木工程又是粗放施工的，对于尾纤9的保护是很有必要的。 

金属外壳1直接采用耐久性能良好且具有防腐蚀能力的金属材料制成，如采用不锈钢材料，这样在金属外壳1外就不需要再涂抹原子灰和喷涂自喷漆了，因此上压头2、下压头17和水平平衡支架7也可以直接采用不锈钢材料制成，这样可以不用涂抹原子灰。 

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (8)

1.一种路用竖向光纤光栅传感器，包括上压头(2)和下压头(17)，所述下压头(17)内设有填充槽(13)，所述上压头(2)中部设有置放槽(14)，所述下压头(17)上设有与置放槽(14)相配合的通孔(15)，所述置放槽(14)内设有FRP套管(16)，所述FRP套管(16)底部穿过通孔(15)并固定在填充槽(13)内，其特征在于：所述FRP套管(16)内填充有纤维增强树脂，所述纤维增强树脂内部封装有光纤(19)和光栅(20)，所述光栅(20)与光纤(19)连接；所述下压头(17)外壁底部均匀设有三个安装孔(5)和一个光缆孔(6)，安装孔(5)内设有水平平衡支架(7)，所述光缆孔(6)内设有光缆线(8)，光缆线(8)内设有尾纤(9)，尾纤(9)外包覆有包带层(21)，包带层(21)外设有防腐层(10)，防腐层(10)外设有铠装层(11)，铠装层(11)外设有保护层(12)，所述尾纤(9)与光纤(19)低端连接。

2.根据权利要求1所述的路用竖向光纤光栅传感器，其特征在于：所述下压头(17)与所述FRP套管(16)外设有金属外壳(1)。

3.根据权利要求2所述的路用竖向光纤光栅传感器，其特征在于：所述金属外壳(1)顶部呈锥台形结构。

4.根据权利要求2或3所述的路用竖向光纤光栅传感器，其特征在于：所述金属外壳(1)的顶部对称设有楔形槽(4)。

5.根据权利要求4所述的路用竖向光纤光栅传感器，其特征在于：所述上压头(2)的外壁上设有与所述楔形槽(4)相配合的楔形凸起(3)。

6.根据权利要求1所述的路用竖向光纤光栅传感器，其特征在于：所述填充槽(13)内设有保护填充物(18)。

7.根据权利要求6所述的路用竖向光纤光栅传感器，其特征在于：所述保护填充物(18)为玻璃胶。

8.根据权利要求1所述的路用竖向光纤光栅传感器，其特征在于：所述水平平衡支架(7)与所述安装孔(5)之间通过螺纹连接。

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