CN204555928U - 一种结构表面式光纤光栅应变传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种结构表面式光纤光栅应变传感器，包括保护外筒、应变内筒、光纤以及光栅、铠装光缆，其特征在于：所述光栅安装固定在应变内筒内并呈预张拉状态，应变内筒外套有保护外筒，所述应变内筒两端安装有固定端，固定端固定光栅两端，确保光栅处在预张拉状态；所述固定端的外端通过铠装接头固定铠装光缆，所述铠装接头通过连接件和固定端连接；所述应变内筒中间还设有弹性结构减缓应变内筒的拉力保证该传感器的灵敏度和线型度。本实用新型结构简单，安装方便，安装后能够通过螺帽来调整传感器预张拉状态，在土木工程混凝土应变监测中具有很高的实用价值。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种应变传感器，尤其涉及应用在土木工程测量混凝土结构应变具有温度补偿功能的结构表面式光纤光栅应变传感器。
技术背景
目前，基于光纤光栅原理的应变传感技术得到快速发展，光纤光栅具有防止电磁干扰、无电检测、抗雷击等优点，光纤光栅应变传感器在测量如桥梁、大坝、隧道和大型建筑等土木工程结构应变中得到了广泛应用。
由于野外工程施工环境复杂，传感器安装需要满足底座安固的误差影响，该传感器安装设计新颖，可通过两边的螺帽来调整传感器底座安装带来的误差影响。
实用新型内容
本实用新型提供针对现有技术的缺陷和不足，提出了一种结构表面式光纤光栅应变传感器。
本实用新型采用的技术方案如下：
一种结构表面式光纤光栅应变传感器，包括保护外筒、应变内筒、光纤以及光栅、铠装光缆，其特征在于：所述光栅为应变光栅，所述应变光栅安装固定在应变内筒内并呈预张拉状态，应变内筒外套有保护外筒，所述应变内筒两端安装有固定端，固定端固定光栅两端，确保光栅处在预张拉状态；所述固定端的外端通过铠装接头固定铠装光缆，所述铠装接头通过连接件和固定端连接；所述连接件和固定端以及铠装接头通过螺帽连接；所述应变内筒中间还设有弹性结构减缓应变内筒的拉力保证该传感器的灵敏度和线型度。
所述应变内筒两端设有凹槽，凹槽内安装有O型密封圈，所述保护外筒通过O型密封圈与应变内筒密封连接，保护应变内筒弹性结构，当应变内筒发生应变时，保护外筒对应变结构不产生影响。
所述连接件外面有细螺纹，同时上面有螺帽，可安装在底座上。
工程安装时，固定端与安装底座相连，底座通过螺栓或点焊安装在被测物表面。
所述应变内筒由长度120mm、外径10mm、内径4mm的304不锈钢管制作。
所述保护外筒由长度110mm、外径12mm、内径10.5mm的304不锈钢管制作。
所述固定端由长度为30mm、外径为15mm的304不锈钢棒制作。
所述铠装接头由304不锈钢管制作。
在组装过程中，第一步组装传感部分，首先将光栅串穿过应变内筒，然后用合成胶将应变光栅固定并烘干，烘干后，通过连接件微调内螺纹，确保应变光栅应预张拉2.5nm。
第二步是依次安装O型密封圈、保护外筒、固定端、铠装接头，固定端和保护内筒的连接螺母以及铠装接头与连接件的连接螺母均要用螺丝胶进行密封。
在组装好后，对光纤光栅应变传感器分别进行温度波长率定和应变波长率定。温度率定时，需要同时记录应变光栅波长。应变率定时，必须确保率定环境的温度均衡，要求在恒温环境中进行，并记录好光栅的波长值。率定结束后，分别计算出该传感器的应变系数和温度补偿系数。
在工程安装中，在测量混凝土表面应变情况下，需要将固定端安装在固定底座上，再通过两边的螺帽来调整传感器底座安装带来的误差影响。
本实用新型结构简单，组装、安装方便，有效提高了其测量的精度和灵敏度，在土木工程混凝土表面应变监测中具有很高的实用价值。
附图说明
图1为本实用新型的原理示意图；
图中：1、应变内筒，2、弹性结构，3、保护外筒，4、凹槽，5、固定端，6、连接件，7、铠装接头，8、铠装光缆，9、光纤，10、光栅，11、螺帽，12、安装底座。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式做详细描述。
如图1所示，一种结构表面式光纤光栅应变传感器，包括保护外筒3、应变内筒1、光纤9以及光栅10、铠装光缆8，其特征在于：所述光栅10为应变光栅，所述应变光栅安装固定在应变内筒1内并呈预张拉状态，应变内筒1外套有保护外筒3，所述应变内筒1两端安装有固定端5，固定端5固定光栅10两端，确保光栅处在预张拉状态；所述固定端5的外端通过铠装接头7固定铠装光缆8，所述铠装接头7通过连接件6和固定端5连接；所述连接件6和固定端5以及铠装接头7通过螺帽11连接；所述应变内筒1中间还设有弹性结构2减缓应变内筒1的拉力保证该传感器的灵敏度和线型度。
所述应变内筒1两端设有凹槽4，凹槽4内安装有O型密封圈，所述保护外筒3通过O型密封圈与应变内筒1密封连接，保护应变内筒弹性结构，当应变内筒1发生应变时，保护外筒3对应变结构不产生影响。
所述连接件6外面有细螺纹，同时上面有螺帽11，可安装在底座12上。
工程安装时，固定端5与安装底座12相连，底座12通过螺栓或点焊安装在被测物表面。
所述应变内筒1由长度120mm、外径10mm、内径4mm的304不锈钢管制作。
所述保护外筒3由长度110mm、外径12mm、内径10.5mm的304不锈钢管制作。
所述固定端5由长度为30mm、外径为15mm的304不锈钢棒制作。
所述铠装接头7由304不锈钢管制作。
在组装过程中，第一步组装传感部分，首先将光栅串穿过应变内筒1，然后用合成胶将应变光栅固定并烘干，烘干后，通过连接件5微调内螺纹，确保应变光栅应预张拉2.5nm。
第二步是依次安装O型密封圈、保护外筒3、固定端5、铠装接头8，固定端5和保护内筒1的连接螺母11以及铠装接头7与连接件6的连接螺母11均要用螺丝胶进行密封。
在组装好后，对光纤光栅应变传感器分别进行温度波长率定和应变波长率定。温度率定时，需要同时记录应变光栅波长。应变率定时，必须确保率定环境的温度均衡，要求在恒温环境中进行，并记录好光栅的波长值。率定结束后，分别计算出该传感器的应变系数和温度补偿系数。
在工程安装中，在测量混凝土表面应变情况下，需要将固定端安装在固定底座上，再通过两边的螺帽来调整传感器底座安装带来的误差影响。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施实例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种结构表面式光纤光栅应变传感器，包括保护外筒、应变内筒、光纤以及光栅、铠装光缆，其特征在于：所述光栅为应变光栅，所述应变光栅安装固定在应变内筒内并呈预张拉状态，应变内筒外套有保护外筒，所述应变内筒两端安装有固定端，固定端固定光栅两端，确保光栅处在预张拉状态；所述固定端的外端通过铠装接头固定铠装光缆，所述铠装接头通过连接件和固定端连接；所述应变内筒中间还设有弹性结构减缓应变内筒的拉力保证该光栅的灵敏度和线型度。
2.根据权利要求1所述的一种结构表面式光纤光栅应变传感器，其特征在于：所述应变内筒两端设有凹槽，凹槽内安装有O型密封圈，所述保护外筒通过O型密封圈与应变内筒密封连接，当应变内筒发生应变时，保护外筒对应变结构不产生影响。
3.根据权利要求1所述的一种结构表面式光纤光栅应变传感器，其特征在于：所述光栅采用栅区长度10mm的聚酰亚胺光纤制作。
4.根据权利要求1所述的一种结构表面式光纤光栅应变传感器，其特征在于：所述应变内筒由长度120mm、外径10mm、内径4mm的304不锈钢管制作。
5.根据权利要求1所述的一种结构表面式光纤光栅应变传感器，其特征在于：所述保护外筒由长度110mm、外径12mm、内径10.5mm的304不锈钢管制作。
6.根据权利要求1所述的一种结构表面式光纤光栅应变传感器，其特征在于：所述固定端由长度为30mm、外径为15mm的304不锈钢棒制作。
7.根据权利要求1所述的一种结构表面式光纤光栅应变传感器，其特征在于：所述铠装接头由304不锈钢管制作。
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