CN208805170U - 一种土木工程用光纤光栅伸缩缝测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种土木工程用光纤光栅伸缩缝测试装置，包括外壳、人字弹性体和应变光纤光栅，外壳是由上下两端的壳盖和左右两端的伸缩柱组合而成，外壳的底部固定有顶杆，顶杆穿过金属薄片与人字弹性体相连接，人字弹性体的两端均安装有移动脚，应变光纤光栅固定在两端移动脚之间的金属梁上；本实用新型拟利用光纤光栅工作波长随温度或应变呈线性变化的特性，将光纤光栅附着在移动脚和金属梁的表面，利用伸缩柱的挠度与力、弹簧伸长与力的关系通过测量波长变化对应弹簧伸长的变化；采用双光栅测量技术，使其实现温度自补偿并同时测量温度值；应变光纤光栅采用抗拉、抗压性能好的光缆作引出光缆，使器件具有高可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及光纤光栅传感器技术领域，具体为一种土木工程用光纤光栅伸缩缝测试装置。
背景技术
目前在大型土木建筑工程与模型试验中，常常需要对裂缝、裂纹等量程范围不等位移量进行实时监测。常规的电类传感器，使用寿命有限，易受电磁信号干扰，体积大，防水性能差，无法满足实时监测的要求。光纤光栅体积小、重量轻、抗电磁干扰、防水防潮、便于使用和维护，基于光纤光栅的传感器具有带宽范围大、附加损耗小、波长编码抗干扰能力强、器件微型化、耦合性能好、集“传”和“感”于一体等特点，因而被广泛应用于土木工程、航空航天、生物医学、石油化工等行业；而现有的一些光纤光栅传感器其可靠性能低，重复性差，设计结构复杂，不利用产品应用。
本实用新型根据现有的光纤光栅传感器存在的问题，提出了一种土木工程用光纤光栅伸缩缝测试装置，拟利用光纤光栅工作波长随温度或应变呈线性变化的特性，将光纤光栅附着在移动脚和金属梁的表面，利用伸缩柱的挠度与力、弹簧伸长与力的关系通过测量波长变化对应弹簧伸长的变化；采用双光栅测量技术，使其实现温度自补偿并同时测量温度值；外壳采用密封结构，使其具备防水和不受冲击影响等性能；应变光纤光栅采用抗拉、抗压性能好的光缆作引出光缆，使器件具有高可靠性。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种土木工程用光纤光栅伸缩缝测试装置，从而解决上述问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：
本实用新型提供一种土木工程用光纤光栅伸缩缝测试装置，包括外壳、人字弹性体和应变光纤光栅，外壳是由上下两端的壳盖和左右两端的伸缩柱组合而成，壳盖通过螺栓与外壳连接为一体，外壳的底部固定有顶杆，顶杆穿过金属薄片与人字弹性体相连接，人字弹性体的两端均安装有移动脚，应变光纤光栅固定在两端移动脚之间的金属梁上，且应变光纤光栅的两端粘贴在两端的移动脚之上，移动脚的底部安装有滑块，滑块在滑槽内左右移动。
作为本实用新型的一种优选技术方案，所述伸缩缝测试装置以滑槽为中心上下对称设置，采用双光栅测量技术设置而成。
作为本实用新型的一种优选技术方案，滑块的上下两端均固定连接移动脚，上下两根应变光纤光栅在顶杆和人字弹性体的带动下同时伸长或缩短。
作为本实用新型的一种优选技术方案，金属梁上设置有“U”型槽，应变光纤光栅通过粘胶粘贴在“U”型槽内，并利用硅橡胶垫片将剩余胶挤压出去。
作为本实用新型的一种优选技术方案，伸缩柱本身是采用弹性材料制作而成，且伸缩柱的内部安装有弹簧。
作为本实用新型的一种优选技术方案，金属薄片为具有弹性的金属元件制作而成。
作为本实用新型的一种优选技术方案，应变光纤光栅是采用抗拉、抗压性能好的光缆作引出光缆。
作为本实用新型的一种优选技术方案，外壳和壳盖是采用防水防腐材料制作而成，且外壳和壳盖的连接处设置有密封圈。
本实用新型所达到的有益效果是：本实用新型拟利用光纤光栅工作波长随温度或应变呈线性变化的特性，将光纤光栅附着在移动脚和金属梁的表面，利用伸缩柱的挠度与力、弹簧伸长与力的关系通过测量波长变化对应弹簧伸长的变化；采用双光栅测量技术，使其实现温度自补偿并同时测量温度值；外壳采用密封结构，使其具备防水和不受冲击影响等性能；应变光纤光栅采用抗拉、抗压性能好的光缆作引出光缆，使器件具有高可靠性。
附图说明
附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。
在附图中：
图1是本实用新型整体结构示意图；
图中标号：1、外壳；2、人字弹性体；3、应变光纤光栅；4、壳盖；5、伸缩柱；6、顶杆；7、金属薄片；8、移动脚；9、滑块；10、滑槽；11、螺栓；12、弹簧；13、金属梁。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
实施例：如图1所示，本实用新型提供一种土木工程用光纤光栅伸缩缝测试装置，包括外壳1、人字弹性体2和应变光纤光栅3，外壳1是由上下两端的壳盖4和左右两端的伸缩柱5 组合而成，壳盖4通过螺栓11与外壳1连接为一体，外壳1的底部固定有顶杆6，顶杆6穿过金属薄片7与人字弹性体2相连接，人字弹性体2的两端均安装有移动脚8，应变光纤光栅3固定在两端移动脚8之间的金属梁13上，且应变光纤光栅3的两端粘贴在两端的移动脚8之上，移动脚8的底部安装有滑块9，滑块9在滑槽10内左右移动，能够带动粘贴在两端的移动脚8之上的应变光纤光栅3拉长或缩短，从而引起光纤光栅波长的变化。
所述缩缝测试装置以滑槽10为中心上下对称设置，采用双光栅测量技术设置而成，使其能够在实现温度自补偿的同时，还能够测量温度值。
滑块9的上下两端均固定连接移动脚8，上下两根应变光纤光栅3在顶杆6和人字弹性体 2的带动下同时伸长或缩短，能够在伸缩缝任意一端发生改变时，都能够测量出位移大小，使得该光纤光栅伸缩缝测试装置位移测量更具灵敏性。
金属梁13上设置有“U”型槽，应变光纤光栅3通过粘胶粘贴在“U”型槽内，并利用硅橡胶垫片将剩余胶挤压出去，能够增加应变光纤光栅3和金属梁13的接触面积，并且在封装过程中，利用硅橡胶垫片能够将剩余胶尽量挤压出去，减少胶的不良性能的影响，能有效保证粘结状况的一致性，提高器件的一致性。
伸缩柱5本身是采用弹性材料制作而成，且伸缩柱5的内部安装有弹簧12，使其伸缩性能更加灵敏，减少外界阻力对光纤光栅伸缩缝测试装置的影响。
金属薄片7为具有弹性的金属元件制作而成，有利于光纤光栅伸缩缝测试装置对伸缩缝位移的测量。
应变光纤光栅3是采用抗拉、抗压性能好的光缆作引出光缆，使器件具有高可靠性。
外壳1和壳盖4是采用防水防腐材料制作而成，且外壳1和壳盖4的连接处设置有密封圈，使其具备防水防腐和不受冲击影响的性能。
具体的：本实用新型测量伸缩缝位移具有以下几个步骤：
首先，将该土木工程用光纤光栅伸缩缝测试装置固定在建筑裂缝或裂纹之间；其次，当两端的裂缝发生扩大或者缩小的位移变化时，会对光纤光栅伸缩缝测试装置两端的壳盖4施加相对应的提升力或挤压力，壳盖4底部固定的顶杆6会将施加力传递到人字弹性体2上；然后，人字弹性体2两端设置的移动脚8发生相应的变化，带动粘贴在两端的移动脚8之上的应变光纤光栅3拉长或缩短，从而引起应变光纤光栅3波长的变化；最后，应变光纤光栅3波长的变化应变经光纤传递到光信号调解处理装置内进行分析处理，从而得出位移的数值。
最后应说明的是：以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (8)
1.一种土木工程用光纤光栅伸缩缝测试装置，其特征在于，包括外壳(1)、人字弹性体(2)和应变光纤光栅(3)，外壳(1)是由上下两端的壳盖(4)和左右两端的伸缩柱(5)组合而成，壳盖(4)通过螺栓(11)与外壳(1)连接为一体，外壳(1)的底部固定有顶杆(6)，顶杆(6)穿过金属薄片(7)与人字弹性体(2)相连接，人字弹性体(2)的两端均安装有移动脚(8)，应变光纤光栅(3)固定在两端移动脚(8)之间的金属梁(13)上，且应变光纤光栅(3)的两端粘贴在两端的移动脚(8)之上，移动脚(8)的底部安装有滑块(9)，滑块(9)在滑槽(10)内左右移动。
2.根据权利要求1所述的一种土木工程用光纤光栅伸缩缝测试装置，其特征在于，所述伸缩缝测试装置以滑槽(10)为中心上下对称设置，采用双光栅测量技术设置而成。
3.根据权利要求1所述的一种土木工程用光纤光栅伸缩缝测试装置，其特征在于，滑块(9)的上下两端均固定连接移动脚(8)，上下两根应变光纤光栅(3)在顶杆(6)和人字弹性体(2)的带动下同时伸长或缩短。
4.根据权利要求1所述的一种土木工程用光纤光栅伸缩缝测试装置，其特征在于，金属梁(13)上设置有“U”型槽，应变光纤光栅(3)通过粘胶粘贴在“U”型槽内，并利用硅橡胶垫片将剩余胶挤压出去。
5.根据权利要求1所述的一种土木工程用光纤光栅伸缩缝测试装置，其特征在于，伸缩柱(5)本身是采用弹性材料制作而成，且伸缩柱(5)的内部安装有弹簧(12)。
6.根据权利要求1所述的一种土木工程用光纤光栅伸缩缝测试装置，其特征在于，金属薄片(7)为具有弹性的金属元件制作而成。
7.根据权利要求1所述的一种土木工程用光纤光栅伸缩缝测试装置，其特征在于，应变光纤光栅(3)是采用抗拉、抗压性能好的光缆作引出光缆。
8.根据权利要求1所述的一种土木工程用光纤光栅伸缩缝测试装置，其特征在于，外壳(1)和壳盖(4)是采用防水防腐材料制作而成，且外壳(1)和壳盖(4)的连接处设置有密封圈。
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| CN201820200023.0U CN208805170U (zh) | 2018-02-06 | 2018-02-06 | 一种土木工程用光纤光栅伸缩缝测试装置 |
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|---|---|
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ID=66224157
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Country Status (1)
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110296675A (zh) * | 2019-07-23 | 2019-10-01 | 大连交通大学 | 一种土木工程用光纤光栅伸缩缝测试装置 |
| CN112556634A (zh) * | 2020-12-07 | 2021-03-26 | 贵州乌江清水河水电开发有限公司 | 一种测缝计监测系统 |
| CN113587821A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-11-02 | 大连理工大学 | 一种用于监测钢混组合结构界面相对滑移的光纤传感器 |
| CN114046897A (zh) * | 2021-10-15 | 2022-02-15 | 中交第一公路勘察设计研究院有限公司 | 双f形光纤光栅温度传感器 |
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2018
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