CN207741709U - 一种埋入式光纤光栅应变传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种埋入式光纤光栅应变传感器，包括：应变标距体，具有标距长度的光纤通道；密封组件，密封连接所述光纤通道的端口，使所述端口处形成密封，所述密封组件还具有允许光纤通过的延伸通道；光纤，预拉伸后穿过所述端口设置在所述光纤通道内；光纤光栅，粘贴固定在所述光纤通道内的所述光纤上。该传感器光纤得到双重保护，更能适应恶劣环境，同时，结构简单，安装方便快捷。

Description

一种埋入式光纤光栅应变传感器

技术领域

本实用新型涉及一种埋入式光纤光栅应变传感器，属于光纤传感技术领域。

背景技术

目前，混凝土结构在高层建筑、桥梁、码头、道路等工程中得到了广泛的应用，故研究混凝土结构在各种工程实践中的受力变形和破坏有着重大意义。为深入的研究混凝土结构在实践中的工作性能，需要对其进行现场的载荷试验，并通过传感器检测出应变值，从而获得精确的实时监测数据。由于混凝土结构制作时，需要经过预应力张拉、离心成型和高温蒸汽养护等比较复杂的工艺过程，而常规监测混凝土结构应变的方法通常采用预埋式电阻应变片和预埋式钢筋计，这些电类传感器都会受到温度、湿度、蠕变、腐蚀等因素的影响，这类传感器的存活率比较低，所以上述电类传感器预埋在混凝土结构体内比较困难。

光纤光栅是一种新型传感元件，克服了传统的电子类传感器易受电磁干扰，结构复杂，稳定性差，不能分布式测量和远程监控等缺陷，同时具备体积小、抗电磁干扰、精度高、适应恶劣环境等优势近十几年得到了广泛的研究和应用。一些新型光纤光栅埋入式应变传感器可应用于土木工程中钢筋混凝土的应变测量，由于混凝土施工环境恶劣，容易对传感器的结构、信号光纤等造成损害，现有的不少埋入式光纤光栅应变传感器结构复杂，制造工艺繁琐，工程适用性差。

实用新型内容

有鉴于上述技术问题，本实用新型提供了一种埋入式光纤光栅应变传感器，解决了上述传统传感器易被混凝土损坏，导致传感器成活率不高或者传统埋入式光纤光栅应变传感器结构复杂，制造工艺繁琐，工程适用性差等问题。

本实用新型提供一种埋入式光纤光栅应变传感器，包括：

应变标距体，具有标距长度的光纤通道；

密封组件，密封连接所述光纤通道的端口，使所述端口处形成密封，所述密封组件还具有允许光纤通过的延伸通道；

光纤，预拉伸后穿过所述端口设置在所述光纤通道内；

光纤光栅，粘贴固定在所述光纤通道内的所述光纤上。

根据本实用新型实施例的一种埋入式光纤光栅应变传感器，所述延伸通道和所述光纤通道共轴。

根据本实用新型实施例的一种埋入式光纤光栅应变传感器，还包括与所述密封组件的外端连接的铠装护管，所述铠装护管的外端具有小压线口和容纳所述小压线口的大压线口。

根据本实用新型实施例的一种埋入式光纤光栅应变传感器，所述密封组件还包括成型所述延伸通道的尾纤保护端头，所述尾纤保护端头的内端密封连接所述光纤通道的端口；所述尾纤保护端头的外端连接所述铠装护管。

根据本实用新型实施例的一种埋入式光纤光栅应变传感器，所述尾纤保护端头的内端与所述光纤通道的端口固定连接；所述尾纤保护端头的外端与所述铠装护管固定连接。

根据本实用新型实施例的一种埋入式光纤光栅应变传感器，所述尾纤保护端头还具有从其圆周面开始延伸并连通至所述延伸通道的封胶注入通道。

根据本实用新型实施例的一种埋入式光纤光栅应变传感器，所述尾纤保护端头的内端还具有薄壁圆筒结构，所述薄壁圆筒结构的内部设置有内螺纹，封堵筒的外螺纹通过所述薄壁圆筒结构的内螺纹与所述尾纤保护端头固定连接。

根据本实用新型实施例的一种埋入式光纤光栅应变传感器，所述应变标距体的两端为圆台结构，所述圆台结构沿所述应变标距体的径向向外延伸而形成。

根据本实用新型实施例的一种埋入式光纤光栅应变传感器，所述封堵筒具有延其轴向形成的大通孔，和靠近所述应变标距体内侧设置的小通孔。

本实用新型提供一种埋入式光纤光栅应变传感器，应变标距体受力发生形变，导致相对应变标据体固定设置的光纤，以及光纤光栅发生应变，检测设备通过检测光纤能够检测出光纤光栅的应变程度，从而获得精确的应变值。为了使本实施例的埋入式光纤光栅应变传感器可以以埋入式的方式工作，在应变标距体的光纤通道两端分别设置有密封组件，密封组件还具有延伸通道，通过延伸通道还能够形成对于光纤进一步的保护作用。由此可见，本实用新型的光纤光栅传感器不仅不受电磁环境的干扰，还具备良好的密封性，适合水下、埋入式等恶劣工况下工作，具有广泛的适用性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一个最优实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的埋入式光纤光栅应变传感器的结构示意图；

图2是封堵筒的结构示意图；

图中：1-大压线口，2-小压线口，3-尾纤保护端头，4-应变标距体，5-封堵筒，6-光纤光栅，31-封胶注入通道，51-大通孔，52-小通孔。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1所示为本实用新型一种埋入式光纤光栅应变传感器结构示意图。参考图1，本实施例公开一种埋入式光纤光栅应变传感器，可作为一种测量装置使用，以测量混凝土结构的受力变形程度为例，埋入式光纤光栅应变传感器同混凝土结构一同成型，通过检测埋入式光纤光栅应变传感器的应变值，反应混凝土结构的应变程度，并能够通过实时测量获取实时监测数据。本实施例的光纤光栅传感器包括：应变标距体4，该应变标距体4具有标距长度的光纤通道；密封组件，用于密封连接所述光纤通道的端口，使所述端口处形成密封，所述密封组件还具有允许光纤通过的延伸通道；光纤，预拉伸后穿过所述端口设置在所述光纤通道内；光纤光栅6，粘贴固定在所述光纤通道内的所述光纤上。

上述实施方式是本实施例的核心技术方案，应变标距体4受力发生形变，导致相对应变标据体4固定设置的光纤，以及光纤光栅6发生应变，检测设备通过检测光纤能够检测出光纤光栅6的应变程度，从而获得精确的应变值。为了使本实施例的埋入式光纤光栅应变传感器可以以埋入式的方式工作，在应变标距体4的光纤通道两端分别设置有密封组件，密封组件还具有延伸通道，通过延伸通道还能够形成对于光纤进一步的保护作用。由此可见，本实施例的光纤光栅传感器不仅不受电磁环境的干扰，还具备良好的密封性，适合水下、埋入式等等恶劣工况下工作，具有广泛的适用性。

以下结合图1详细说明本实施例中密封组件的设置方式：

在一个实施例中，还包括与所述密封组件的外端连接的铠装护管，所述铠装护管的外端具有小压线口2和容纳所述小压线口2的大压线口1；其中，小压线口2用来紧束光纤，大压线口1一方面用来保护光纤，另一方面可以用来和铠装护管连接，从而形成对光纤的进一步保护。

在一个实施例中，密封组件包括成型所述延伸通道的尾纤保护端头3，所述尾纤保护端头3的内端密封连接所述光纤通道的端口；所述尾纤保护端头3的外端连接所述铠装护管。需要说明的是，所述内端是指图1所示尾纤保护端头3靠近应变标距体4中心位置的一侧。尾纤保护端头3可拆卸的安装到应变标距体4上，以便于本实施例的埋入式光纤光栅应变传感器的组装和使用。

在一个实施例中，尾纤保护端头3的内端与所述光纤通道的端口通过螺纹连接方式固定连接；所述尾纤保护端头3的外端与铠装护管通过螺纹连接固定。所述尾纤保护端头3还具有从其圆周面开始延伸并连通至所述延伸通道的封胶注入通道31。所述尾纤保护端头3的内端还具有薄壁圆筒结构，所述薄壁圆筒结构的内部设置有内螺纹，封堵筒5的外螺纹通过所述薄壁圆筒结构的内螺纹与所述尾纤保护端头3固定连接。

以上实施方式内，通过封胶注入通道31可以将密封胶注入进来，待其凝固后起到隔绝水氧的作用，而封堵筒5一方面进一步提升了隔绝水氧的效果，另一方面也便于将光纤与应变标距体4组装。此外，参考图1，所述应变标距体4的两端为圆台结构，所述圆台结构沿所述应变标距体4的径向向外延伸而形成。此外所述封堵筒5具有延其轴向形成的大通孔51，和靠近所述应变标距体4内侧设置的小通孔52，其中，小通孔52可以用于紧束光纤，大通孔和尾纤保护端头3形成固定连接，从而便于组装。

在一个实施例中，所述延伸通道和所述光纤通道共轴，两侧的延伸通道和光纤通道三者共轴设置有助于使对于应变标距体的检测更加精准，而非共轴情况下，虽然也能够实现检测，但检测的精准程度和检测范围都会受到影响。所述封堵筒具有延其轴向形成的大通孔，和靠近所述应变标距体内侧设置的小通孔。

下面对本实施例的埋入式光纤光栅应变传感器做进一步的阐述；

1本实用新型传感器各部件组合完成后，保护原理如下：

光纤光栅6依次穿过应变标距体4，后再穿过大通孔51和小通孔52，尾纤保护端头3的通孔、最后通过小压线口2和大压线口1。

然后拉伸两侧引出后的光纤，使光纤光栅处于预拉伸状态，向左右两个尾纤保护端头3上面的封胶注入通道31内注胶，等胶水凝固后，光纤光栅6即在预拉伸状态被封装固定于应变标距体4内。

将尾纤保护端头3引出的光纤穿过一个大压线口1，将大压线口1拧紧在尾纤保护端头3上，然后，将小压线口2的薄壁结构内插入塑料保护管，使用压线钳压紧薄壁结构，进而固定住塑料保护管，然后将大压线口1引出的光纤穿过小压线口2和塑料保护管，再将小压线口2拧紧固定在大压线口1内。将铠装保护管套在塑料保护管上，并插入大压线口1的薄壁结构内，使用压线钳压紧大压线口1的薄壁结构，固定住铠装保护管，进而形成对光纤的双层保护。

由此，本实施例的埋入式光纤光栅应变传感器可以对光纤实施双重保护，更能适应恶劣环境，同时，具有结构简单，安装方便快捷，工程适用性好等优点。

应当理解，本实用新型实施例中提到的第一和第二等限定词，仅仅为了更清楚地描述本实用新型实施例的技术方案使用，并不能用以限制本实用新型的保护范围。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，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、等同替换等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种埋入式光纤光栅应变传感器，其特征在于，包括：

应变标距体，具有标距长度的光纤通道；

密封组件，密封连接所述光纤通道的端口，使所述端口处形成密封，所述密封组件还具有允许光纤通过的延伸通道；

光纤，预拉伸后穿过所述端口设置在所述光纤通道内；

光纤光栅，粘贴固定在所述光纤通道内的所述光纤上。

2.如权利要求1所述的埋入式光纤光栅应变传感器，其特征在于，所述延伸通道和所述光纤通道共轴。

3.如权利要求1所述的埋入式光纤光栅应变传感器，其特征在于，还包括与所述密封组件的外端连接的铠装护管，所述铠装护管的外端具有小压线口和容纳所述小压线口的大压线口。

4.如权利要求3所述的埋入式光纤光栅应变传感器，其特征在于，所述密封组件还包括所述延伸通道的尾纤保护端头，所述尾纤保护端头的内端密封连接所述光纤通道的端口；所述尾纤保护端头的外端连接所述铠装护管。

5.如权利要求4所述的埋入式光纤光栅应变传感器，其特征在于，所述尾纤保护端头的内端与所述光纤通道的端口固定连接；所述尾纤保护端头的外端与所述铠装护管固定连接。

6.如权利要求4所述的埋入式光纤光栅应变传感器，其特征在于，所述尾纤保护端头还具有从其圆周面开始延伸并连通至所述延伸通道的封胶注入通道。

7.如权利要求4所述的埋入式光纤光栅应变传感器，其特征在于，所述尾纤保护端头的内端还具有薄壁圆筒结构，所述薄壁圆筒结构的内部设置有内螺纹，封堵筒的外螺纹通过所述薄壁圆筒结构的内螺纹与所述尾纤保护端头固定连接。

8.如权利要求1所述的一种埋入式光纤光栅应变传感器，其特征在于，所述应变标距体的两端为圆台结构，所述圆台结构沿所述应变标距体的径向向外延伸而形成。

9.如权利要求1所述的一种埋入式光纤光栅应变传感器，其特征在于，所述封堵筒具有延其轴向形成的大通孔，和靠近所述应变标距体内侧设置的小通孔。