CN207163612U - 光纤光栅智能钢绞线及其监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种光纤光栅智能钢绞线及其监测系统,由中心钢丝和围绕中心钢丝缠绕的周边钢丝扭绞成型,所述中心钢丝的外周壁设有沿中心钢丝轴向延伸的凹槽,该凹槽内固定封装有光纤,所述光纤从中心钢丝端部引出,所述光纤上设有光纤光栅传感器。本实用新型的光纤光栅智能钢绞线将光纤光栅传感器植入传统钢绞线的中心钢丝中,通过监测光纤光栅变化来实现预应力钢绞线受力状态的实时监测,提前发现钢绞线隐患,极大提高安全性,且不易损坏。
Description
技术领域
本实用新型涉及桥梁或者建筑监测领域,具体涉及一种光纤光栅智能钢绞线及其监测系统。
背景技术
在桥梁和铁路基础构件中,广泛使用钢绞线作为混凝土构件的载体。每根钢绞线是由多根钢丝缠绕构成,在使用过程中,每根钢绞线都处于拉伸状态。传统的测试监测手段,存在精度低、可操作性差、受干扰影响大、稳定性差、不能实现在线实时监测等缺点,应用它们对预应力钢绞线进行监测。无法监测每根钢绞线在使用过程中的拉应力的变化,当其中一根钢绞线由于安装误差或者出现突发大应力状态,使得其工作拉应力超过其屈服应力时,钢绞线会处于屈服拉伸状态,当变形值超过极限,此根钢绞线最大承载应力急剧变小,出现断裂。由于其中一根钢绞线失去工作能力而使得其它钢绞线工作应力增大,极大增加了整体钢绞线断裂的风险,危害整个桥梁、路基等建筑的安全。
近期发展起来的光纤光栅传感器,是一种性能优良的敏感元件,它可通过布拉格反射波长的移动来感应外界微小应力变化而实现对结构应变在线测量。它不仅具有不怕恶劣环境、不受环境噪声干扰、抗电磁干扰、集传感与传输于一体、构造简单、使用方便等优点,而且还具有可对结构的应变进行高精度绝对测量、准分布式数字测量的优点。
现虽然出现的智能钢绞线,但智能钢绞线的中心丝采用新型的纤维复合材料,其在使用过程中出现运输困难:新型的纤维复合材料和光纤均属易碎材料,在运输的颠簸过程中,极易断裂。且因为新型的纤维复合材料的自身特性,其弹性系数远低于钢绞线的外丝,在张拉和放张后,中心丝和外丝会出现不同程度的相对位移,导致无法标定,则无重复精度;又因为中心丝与外丝的材料不同,其热胀冷缩系数也不同,其温度补偿也难以实现。
由于,智能钢绞线使用前必须进行测试精度标定,而目前智能钢绞线的标定过程一般在施工现场进行认定行标定,由于智能钢绞线的标定过程对安装位置要求严格,施工现场达不到安装位置要求和光纤光栅传感器容易损坏的特点,使标定过程不够准确和智能钢绞线容易损坏,有必要使用特制装置在室内进行智能钢绞线的标定。
发明内容
本实用新型的目的在于针对现有技术的不足,提供一种光纤光栅智能钢绞线及其监测系统,本实用新型的光纤光栅智能钢绞线将光纤光栅传感器植入传统钢绞线的中心钢丝中,通过监测光纤光栅变化来实现预应力钢绞线受力状态的实时监测,提前发现钢绞线隐患,极大提高安全性,且不易损坏。本实用新型的智能钢绞线可以避免风险,实时监测每根钢绞线受力状态,可以用于智慧桥梁工程中。本实用新型以一根代表一束钢绞线,以多束代表一个面,以此来监测桥梁的受力情况。
本实用新型的目的是这样实现的:一种光纤光栅智能钢绞线,由中心钢丝和围绕中心钢丝缠绕的周边钢丝扭绞成型,所述中心钢丝的外周壁设有沿中心钢丝轴向延伸的凹槽,该凹槽内固定封装有光纤,所述光纤从中心钢丝端部引出,所述光纤上设有光纤光栅传感器。
优选地,所述光纤通过专用封胶固定封装在中心钢丝的凹槽内,当然,也可以采用其他方法进行固封。
所述凹槽的两端轴向贯穿中心钢丝。
所述光纤上设有至少两个光纤光栅传感器。所述智能钢绞线的受力段设有第一光纤光栅传感器,第一光纤光栅传感器用于检测力值变化,所述智能钢绞线的非受力段设有第二光纤光栅传感器。根据环境温度的变化导致传感器波长的变化,非受力端的传感器就是用来测试因环境温度变化导致的波长变化。所述第一光纤光栅传感器、第二光纤光栅传感器的引出线与光纤光栅解调仪连接。两组传感器是同一光纤引出的。所述光纤光栅解调仪用于将采集的第一光纤光栅传感器的光波波长数据以及第二光纤光栅传感器的光波波长数据传递给计算机,所述计算机用于接收第二光纤光栅传感器的光波波长数据,确定波长的补偿量;所述计算机用于接收第一光纤光栅传感器的光波波长数据,并根据波长的补偿量对第一光纤光栅传感器的光波波长数据进行温度补偿,将补偿后的光波波长数据λ带入标定得到的力值与波长的线性关系式F=kλ+A,计算得到钢绞线实际所受的力值。若钢绞线补偿后的光波波长数据λ发生变化,则其受力F也发生变化,通过公式可算出变化后的力值大小,再与工程设计时的理论力值比较,来实现预应力钢绞线受力状态的实时监测,提前发现钢绞线隐患。
所述光纤光栅解调仪将数据传递给计算机,计算机通过网络与终端设备连接,通过终端设备实现钢绞线受力状态的实时监控。
智能钢绞线的受力段的第一光纤光栅传感器的波长随力值(该力值是钢绞线在使用时,因工程需要张拉的力值)的变化而变化,而智能钢绞线的非受力段的第二光纤光栅传感器的波长不随力值的变化而变化,第一光纤光栅传感器、第二光纤光栅传感器的波长均随外界气温的变化而变化。
本实用新型的智能钢绞线的受力段可以根据实际需要设置一个或多个第一光纤光栅传感器,本实用新型的智能钢绞线的非受力段设置一个第二光纤光栅传感器即可。
一种光纤光栅智能钢绞线受力状态的监测系统,包括计算机、光纤光栅解调仪以及权利要求1所述的光纤光栅智能钢绞线,所述智能钢绞线的受力段设有第一光纤光栅传感器,第一光纤光栅传感器用于检测力值变化,所述智能钢绞线的非受力段设有第二光纤光栅传感器,第二光纤光栅传感器用于测试因环境温度变化导致的波长,所述第一光纤光栅传感器、第二光纤光栅传感器的引出线与光纤光栅解调仪连接,所述光纤光栅解调仪用于将采集的第一光纤光栅传感器的光波波长数据以及第二光纤光栅传感器的光波波长数据传递给计算机,所述计算机用于接收第二光纤光栅传感器的光波波长数据,确定波长的补偿量;所述计算机用于接收第一光纤光栅传感器的光波波长数据,并根据波长的补偿量对第一光纤光栅传感器的光波波长数据进行温度补偿,将补偿后的光波波长数据带入标定得到的力值与波长的线性关系式,计算得到钢绞线实际所受的力值。
所述光纤光栅解调仪将数据传递给计算机,计算机通过网络与终端设备连接,通过终端设备实现钢绞线受力状态的实时监控。
一种智能钢绞线的标定方法,包括如下步骤:
1)设置几个力值标定点;
2)千斤顶按照标定点力值大小对智能钢绞线进行依次张拉,光纤光栅解调仪采集智能钢绞线内受力段的光纤光栅传感器的光波波长数据,与各标定点力值一一对应,同时压力传感器采集智能钢绞线受到的压力值,与光纤光栅解调仪采集的光波波长数据一一对应,张拉到最大标定力值后,慢慢放张,利用一一对应的压力值数据和光波波长数据,计算得出压力值和波长的线性关系式,为:压力值=系数×波长+常数。
优选地,步骤2)中千斤顶按照标定点力值大小对智能钢绞线进行依次张拉,所述光纤光栅解调仪采集智能钢绞线内非受力端的光纤光栅传感器的光波波长数据λa以及受力端的光纤光栅传感器的光波波长数据λb,与各标定点力值一一对应,同时压力传感器采集智能钢绞线受到的压力值,与光纤光栅解调仪采集的光波波长数据一一对应,张拉到最大标定力值后,慢慢放张,利用一一对应的压力值数据F和光波波长数据λ,λ=λb-λa,计算得出压力值F和波长λ的线性关系式F=kλ+A。在非受力的情况下,第一光纤光栅传感器与第二光纤光栅传感器的波长都只受温度的影响,两波长是一样的。
本标定方法还包括步骤3):选取力值验证点,千斤顶按照验证点力值大小再次对智能钢绞线进行张拉,光纤光栅解调仪采集智能钢绞线的光纤光栅传感器的光波波长数据,同时压力传感器采集智能钢绞线受到的压力值,然后根据步骤2)得到的线性关系将光纤光栅解调仪采集的光纤光栅传感器的光波波长数据对应转换为力值数据,并将转换得到的力值与压力传感器采集的压力值进行比较,两者若能重合或两者之差在误差允许的范围内,即标定成功,否则,返回步骤1)进行重新标定。
所述光纤光栅解调仪、压力传感器与计算机进行通讯,所述计算机用于接收光波波长数据和压力值数据,计算得出压力值和波长的线性关系式。本实用新型采用手动控制液压泵站,控制千斤顶按照标定点力值大小对智能钢绞线进行依次张拉。
一种智能钢绞线的标定装置,包括反力架,所述反力架设有用于供智能钢绞线穿过的过孔,所述反力架的一端头设有工具锚,所述工具锚设有锥形孔,所述工具锚与穿过其锥形孔的智能钢绞线之间设有工具夹片,所述工具夹片装在工具锚的锥形孔内用于夹紧智能钢绞线,所述反力架的另一端头设有千斤顶,所述千斤顶与智能钢绞线连接,用于对智能钢绞线进行张拉,所述千斤顶的进油口、回油口分别通过管路与液压泵站连接,千斤顶由液压泵站供油后伸缩。所述千斤顶的端面与反力架的端面之间设有压力传感器,所述智能钢绞线的光纤光栅传感器的引出线与光纤光栅解调仪连接,所述光纤光栅解调仪与计算机进行通讯。
所述压力传感器的一轴端面与千斤顶的端面之间设有第一垫板,所述压力传感器的另一轴端面与反力架的端面之间设有第二垫板。压力传感器轴向定位在第一垫板与第二垫板之间。
反力架的两个轴端面均设有凹止口,用于分别对工具锚、第二垫板进行定位,使反力架用于供智能钢绞线穿过的过孔的轴心线与工具锚的锥形孔的轴心线以及压力传感器用于供智能钢绞线穿过的轴孔的轴心线位于同一直线。所述反力架用于供智能钢绞线穿过的过孔为中心孔。所述千斤顶内有千斤顶夹片,千斤顶夹片用于千斤顶伸缩时夹紧智能钢绞线。
所述压力传感器用于将采集的压力信号传递给压力显示表,所述压力显示表用于实时显示智能钢绞线内的压力值。
本实用新型的有益效果为:本实用新型的光纤光栅智能钢绞线具有传统钢绞线的一切力学性能及使用性能,它由中心钢丝和围绕中心钢丝缠绕的周边钢丝扭绞成型,所述中心钢丝的外周壁设有沿中心钢丝轴向延伸的凹槽,该凹槽内固定封装有光纤,所述光纤从中心钢丝端部引出,所述光纤上设有光纤光栅传感器。中心钢丝中沿长度方向分布光纤及光纤光栅传感器。本实用新型具备传统钢绞线的力学性能,其传感特性具有光纤光栅的所有优点。本实用新型的光纤光栅智能钢绞线能够适用于目前智慧桥梁工程的建设使用,更可以方便地掌握钢绞线在施工和服役期间的受力情况,指导预应力张拉与施工。
本实用新型将光纤光栅传感器植入传统钢绞线的中心钢丝中,通过监测光纤光栅变化来实现预应力钢绞线受力状态的实时监测,提前发现钢绞线隐患,极大提高安全性,且本实用新型有助于实现整个桥梁或者建筑的实时监测和智能化管理。当本实用新型应用到混凝土中时,由于与混凝土固结在一起,可以间接反应混凝土工作状态中的应力变化,及早发现混凝土中裂缝等缺陷的存在。且本实用新型结构简单,不易损坏,制作方便,适合大面积推广。
由于本实用新型的智能钢绞线的受力段设有第一光纤光栅传感器,第一光纤光栅传感器用于检测力值变化,所述智能钢绞线的非受力段设有第二光纤光栅传感器。根据环境温度的变化导致传感器波长的变化,非受力端的传感器就是用来测试因环境温度变化导致的波长变化。所述第一光纤光栅传感器、第二光纤光栅传感器的引出线均与光纤光栅解调仪连接,所述光纤光栅解调仪用于将采集的第一光纤光栅传感器的光波波长数据以及第二光纤光栅传感器的光波波长数据传递给计算机,所述计算机用于接收第二光纤光栅传感器的光波波长数据,确定波长的补偿量;所述计算机用于接收第一光纤光栅传感器的光波波长数据,并根据波长的补偿量对第一光纤光栅传感器的光波波长数据进行温度补偿,将补偿后的光波波长数据带入标定得到的力值与波长的线性关系式,计算得到钢绞线实际所受的力值。本实用新型在光纤光栅智能钢绞线的非受力端添加光纤光栅传感器,作为一个波长随温度变化而变化的基准,光纤光栅智能钢绞线非受力端的光纤光栅传感器与光纤光栅智能钢绞线受力端的光纤光栅传感器一致,即在只受温度影响的时候,初始波长一致。当标定时两传感器的初始波长一致,受力段的光纤光栅传感器的波长随力值的变化而变化,而非受力端的光纤光栅传感器的波长不变。随外界气温的变化,两传感器的波长也随之变化,本实用新型将非受力端的光纤光栅传感器的波长值作为受力段的光纤光栅传感器的温度补偿,使得本实用新型的智能钢绞线可以很方便实现温度补偿,使得本实用新型对预应力钢绞线的监测精度高。
本实用新型利用反力架安装智能钢绞线和压力传感器,千斤顶对钢绞线施力,它利用光纤光栅解调仪采集光纤光栅传感器的波长数据,将波长数据与压力传感器的力值对应,找出二者的数学关系,最终将波长数据转换成力值数据,实现智能钢绞线的标定,且标定可以在室内进行,另标定过程准确,智能钢绞线也不容易损坏。
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。
附图说明
图1为本实用新型的光纤光栅智能钢绞线的结构示意图;
图2为本实用新型的光纤光栅智能钢绞线的截面示意图;
图3为智能钢绞线的标定装置的示意图;
图4为力值变化对应光波波长变化的线性关系示意图。
附图中,1为工具夹片,2为工具锚,3为反力架,4为智能钢绞线,41为中心钢丝,411为凹槽,42为周边钢丝,43为光纤,431为第一光纤光栅传感器,432为第二光纤光栅传感器,5为光纤软线,6为光纤光栅解调仪,7为数据线,8为计算机,9为第二垫板,10为压力传感器,11为压力线,12为第一垫板,13为千斤顶夹片,14为压力显示表,15为千斤顶。
具体实施方式
参见图1和图2,一种光纤光栅智能钢绞线,由中心钢丝41和围绕中心钢丝缠绕的周边钢丝42扭绞成型,所述中心钢丝的外周壁设有沿中心钢丝轴向延伸的凹槽411,该凹槽内固定封装有光纤43,所述光纤通过专用封胶固定封装在中心钢丝的凹槽内。所述光纤从中心钢丝端部引出,所述凹槽的两端轴向贯穿中心钢丝。所述光纤上设有光纤光栅传感器。
所述智能钢绞线的受力段设有第一光纤光栅传感器431,第一光纤光栅传感器用于检测力值变化,所述智能钢绞线的非受力段设有第二光纤光栅传感器432。根据环境温度的变化导致传感器波长的变化,非受力端的传感器就是用来测试因环境温度变化导致的波长变化。所述第一光纤光栅传感器、第二光纤光栅传感器的引出线与光纤光栅解调仪连接,所述光纤光栅解调仪用于将采集的第一光纤光栅传感器的光波波长数据以及第二光纤光栅传感器的光波波长数据传递给计算机,所述计算机用于接收第二光纤光栅传感器的光波波长数据,确定波长的补偿量;所述计算机用于接收第一光纤光栅传感器的光波波长数据,并根据波长的补偿量对第一光纤光栅传感器的光波波长数据进行温度补偿,将补偿后的光波波长数据λ带入标定得到的力值与波长的线性关系式F=kλ+A,计算得到钢绞线实际所受的力值。若钢绞线补偿后的光波波长数据λ发生变化,则其受力F也发生变化,通过公式可算出变化后的力值大小,再与工程设计时的理论力值比较,来实现预应力钢绞线受力状态的实时监测,提前发现钢绞线隐患。两锚具区间以外的钢绞线都是不受力的。根据不受力端的光纤光栅传感器的光波波长数据可以得出环境温度。
智能钢绞线的受力段的第一光纤光栅传感器的波长随力值(该力值是钢绞线在使用时,因工程需要张拉的力值)的变化而变化,而智能钢绞线的非受力段的第二光纤光栅传感器的波长不随力值的变化而变化,第一光纤光栅传感器、第二光纤光栅传感器的波长均随外界气温的变化而变化。本实用新型的智能钢绞线的受力段可以根据实际需要设置一个或多个第一光纤光栅传感器,本实用新型的智能钢绞线的非受力段设置一个第二光纤光栅传感器即可。
一种光纤光栅智能钢绞线受力状态的监测系统,包括计算机、光纤光栅解调仪以及权利要求1所述的光纤光栅智能钢绞线,所述智能钢绞线的受力段设有第一光纤光栅传感器,第一光纤光栅传感器用于检测力值变化,所述智能钢绞线的非受力段设有第二光纤光栅传感器,第二光纤光栅传感器用于测试因环境温度变化导致的波长,所述第一光纤光栅传感器、第二光纤光栅传感器的引出线与光纤光栅解调仪连接,所述光纤光栅解调仪用于将采集的第一光纤光栅传感器的光波波长数据以及第二光纤光栅传感器的光波波长数据传递给计算机,所述计算机用于接收第二光纤光栅传感器的光波波长数据,确定波长的补偿量;所述计算机用于接收第一光纤光栅传感器的光波波长数据,并根据波长的补偿量对第一光纤光栅传感器的光波波长数据进行温度补偿,将补偿后的光波波长数据带入标定得到的力值与波长的线性关系式,计算得到钢绞线实际所受的力值。所述光纤光栅解调仪将数据传递给计算机,计算机通过网络与终端设备连接,通过终端设备实现钢绞线受力状态的实时监控。
本实用新型的智能钢绞线使用前必须进行测试精度标定,参见图3,一种智能钢绞线的标定装置,包括反力架3,所述反力架3设有用于供智能钢绞线4穿过的过孔,所述反力架3的一端头设有工具锚2,所述工具锚2设有锥形孔,所述工具锚2与穿过其锥形孔的智能钢绞线之间设有工具夹片1,所述工具夹片1装在工具锚2的锥形孔内用于夹紧智能钢绞线,所述反力架3的另一端头设有千斤顶,所述千斤顶与智能钢绞线连接,用于对智能钢绞线进行张拉,所述千斤顶的进油口、回油口分别通过管路与液压泵站连接,千斤顶由液压泵站供油后伸缩。所述千斤顶的端面与反力架3的端面之间设有压力传感器10。所述压力传感器10的一轴端面与千斤顶的端面之间设有第一垫板12,所述压力传感器10的另一轴端面与反力架3的端面之间设有第二垫板9。压力传感器10轴向定位在第一垫板12与第二垫板9之间。反力架3的两个轴端面均设有凹止口,用于分别对工具锚2、第二垫板9进行定位,使反力架3用于供智能钢绞线穿过的过孔的轴心线与工具锚2的锥形孔的轴心线以及压力传感器10用于供智能钢绞线穿过的轴孔的轴心线位于同一直线。所述反力架3用于供智能钢绞线穿过的过孔为中心孔。所述千斤顶15内有千斤顶夹片13,千斤顶夹片用于千斤顶伸缩时夹紧智能钢绞线。所述智能钢绞线的光纤光栅传感器的引出线与光纤光栅解调仪连接,所述光纤光栅解调仪与计算机进行通讯。本实施例所述光纤光栅传感器通过光纤软线5连接到光纤光栅解调仪6。光纤光栅解调仪6通过数据线7连接到计算机8。所述压力传感器10用于将采集的压力信号传递给压力显示表,所述压力显示表用于实时显示智能钢绞线内的压力值。压力传感器通过压力线11与压力显示表14连接。所述光纤光栅解调仪是显示光波波长的设备。
本实用新型的智能钢绞线的标定方法,包括如下步骤:
1.按照标定要求安装反力架和智能钢绞线。在反力架一端装设压力传感器、千斤顶,反力架另一端装设钢绞线用工具锚和工具夹片锚固。压力传感器轴向定位在第一垫板与第二垫板之间。
2. 把光纤光栅传感器的插头连接到光纤光栅解调仪,压力传感器与压力显示表连接,读取并记录光纤光栅传感器的初始波长数据λa,此时,智能钢绞线内受力段的光纤光栅传感器的光波波长数据与非受力段的光纤光栅传感器的光波波长数据相同。光纤光栅解调仪与计算机连接形成一个体系。
3. 根据标定力值的大小确定几个标定点。
4.千斤顶按照标定点力值大小对智能钢绞线进行依次张拉,所述光纤光栅解调仪采集智能钢绞线内非受力端的光纤光栅传感器的光波波长数据λa以及受力端的光纤光栅传感器的光波波长数据λb,与各标定点力值一一对应,同时压力传感器采集智能钢绞线受到的压力值,与光纤光栅解调仪采集的光波波长数据一一对应,张拉到最大标定力值后,慢慢放张,利用一一对应的压力值数据F和光波波长数据λ,λ=λb-λa,计算得出压力值F和波长λ的线性关系式F=kλ+A,并以此线性关系(公式)做下一步使用,如一线性关系曲线如图4所示。标定时取n(如1KN、2KN、5KN……)个力值,所对应的力值和波长分别用 、、、……和、、、……表示,根据公式计算出k值和A值。
所述光纤光栅解调仪、压力传感器与计算机进行通讯,所述计算机用于接收光波波长数据和压力值数据,计算得出压力值和波长的线性关系式。本实用新型采用手动控制液压泵站,控制千斤顶按照标定点力值大小对智能钢绞线进行依次张拉。
5.选取力值验证点,千斤顶按照验证点力值大小再次对智能钢绞线进行张拉,光纤光栅解调仪采集智能钢绞线内受力段的光纤光栅传感器的光波波长数据,同时压力传感器采集智能钢绞线受到的压力值,然后根据步骤3)得到的线性关系将光波波长数据λ对应转换为力值数据F,并将转换得到的力值与压力传感器采集的压力值进行比较,两者若能重合或两者之差在误差允许的范围内,即标定成功,否则,返回步骤1)进行重新标定。
6. 记录保存标定数据,并和标定的钢绞线进行编号对应。
本实用新型的标定是在实验室(恒温室)完成的。在实际应用中,将受力段的所测波长λb减波长的补偿量λa,得到补偿后的光波波长数据λ,带入压力值和波长的线性关系式,算出实际所受的力值,与根据工程设计时所预算的理论力值对比,确定该钢绞线的受力状况,来实现预应力钢绞线受力状态的实时监测,提前发现钢绞线隐患。
本实用新型的智能钢绞线可以应用于预应力智慧工程结构如系杆拱桥、斜拉桥、悬索桥、体外索、地锚等。
本实用新型不仅仅局限于上述实施例,在不背离本实用新型技术方案原则精神的情况下进行些许改动的技术方案,应落入本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种光纤光栅智能钢绞线,其特征在于:由中心钢丝和围绕中心钢丝缠绕的周边钢丝扭绞成型,所述中心钢丝的外周壁设有沿中心钢丝轴向延伸的凹槽,该凹槽内固定封装有光纤,所述光纤从中心钢丝端部引出,所述光纤上设有光纤光栅传感器;所述智能钢绞线的受力段设有第一光纤光栅传感器,第一光纤光栅传感器用于检测力值变化,所述智能钢绞线的非受力段设有第二光纤光栅传感器,第二光纤光栅传感器用于测试因环境温度变化导致的波长,所述第一光纤光栅传感器、第二光纤光栅传感器的引出线与光纤光栅解调仪连接,所述光纤光栅解调仪用于将采集的第一光纤光栅传感器的光波波长数据以及第二光纤光栅传感器的光波波长数据传递给计算机,所述计算机用于接收第二光纤光栅传感器的光波波长数据,确定波长的补偿量;所述计算机用于接收第一光纤光栅传感器的光波波长数据,并根据波长的补偿量对第一光纤光栅传感器的光波波长数据进行温度补偿,将补偿后的光波波长数据带入标定得到的力值与波长的线性关系式,计算得到钢绞线实际所受的力值。
2.根据权利要求1所述的光纤光栅智能钢绞线,其特征在于:所述光纤通过专用封胶固定封装在中心钢丝的凹槽内。
3.根据权利要求1所述的光纤光栅智能钢绞线,其特征在于:所述凹槽的两端轴向贯穿中心钢丝。
4.一种光纤光栅智能钢绞线受力状态的监测系统,其特征在于:包括计算机、光纤光栅解调仪以及权利要求1所述的光纤光栅智能钢绞线,所述智能钢绞线的受力段设有第一光纤光栅传感器,第一光纤光栅传感器用于检测力值变化,所述智能钢绞线的非受力段设有第二光纤光栅传感器,第二光纤光栅传感器用于测试因环境温度变化导致的波长,所述第一光纤光栅传感器、第二光纤光栅传感器的引出线与光纤光栅解调仪连接,所述光纤光栅解调仪用于将采集的第一光纤光栅传感器的光波波长数据以及第二光纤光栅传感器的光波波长数据传递给计算机,所述计算机用于接收第二光纤光栅传感器的光波波长数据,确定波长的补偿量;所述计算机用于接收第一光纤光栅传感器的光波波长数据,并根据波长的补偿量对第一光纤光栅传感器的光波波长数据进行温度补偿,将补偿后的光波波长数据带入标定得到的力值与波长的线性关系式,计算得到钢绞线实际所受的力值。
5.根据权利要求4所述的监测系统,其特征在于:所述光纤光栅解调仪将数据传递给计算机,计算机通过网络与终端设备连接,通过终端设备实现钢绞线受力状态的实时监控。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN110553770A (zh) * | 2019-07-17 | 2019-12-10 | 哈尔滨工程大学 | 船体结构应力监测系统传感器大漂移异常值故障诊断算法 |
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