專利名稱：光纖光柵沖刷監(jiān)測(cè)傳感器及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種土木工程監(jiān)測(cè)技術(shù)，具體涉及一種基于光纖光柵(FBG)傳感技術(shù)的土 木工程結(jié)構(gòu)沖刷監(jiān)測(cè)傳感器。
(二)
背景技術(shù)：
橋梁、大壩、海洋平臺(tái)等結(jié)構(gòu)被破壞的重要原因之一就是水流的沖刷，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)下面的 地基逐漸被沖蝕掉，使結(jié)構(gòu)處于危險(xiǎn)狀況。結(jié)構(gòu)因其基礎(chǔ)受水流沖刷而發(fā)生破壞通常是沒(méi)有 任何征兆的，因?yàn)闆_刷是發(fā)生在水下，很難通過(guò)儀器監(jiān)測(cè)。結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)一旦被沖刷發(fā)生破壞時(shí)， 將危及車輛與行人的安全。造成巨大的社會(huì)損失和經(jīng)濟(jì)損失。在過(guò)去30年發(fā)生在美國(guó)的1000 多座橋梁的垮塌事件中，有60%是由于橋墩的沖刷破壞。在受臺(tái)風(fēng)影響比較嚴(yán)重的中國(guó)南部 沿海、臺(tái)灣、韓國(guó)和日本等地區(qū)，伴隨臺(tái)風(fēng)而來(lái)的暴雨洪水對(duì)橋墩的沖刷破壞更加嚴(yán)重；洋 流對(duì)海洋平臺(tái)的基礎(chǔ)的沖刷嚴(yán)重影響了平臺(tái)結(jié)構(gòu)的安全；河水對(duì)河流兩岸大壩基礎(chǔ)的沖刷也 威脅到大壩的安全，這些安全隱患已經(jīng)成為人們十分關(guān)心的問(wèn)題。因此，大型結(jié)構(gòu)的沖刷監(jiān) 測(cè)已經(jīng)成為土木工程領(lǐng)域迫切需要解決的工程問(wèn)題之一 。
傳統(tǒng)的沖刷深度測(cè)量?jī)x器有人工深度尺、聲納、雷達(dá)和時(shí)域反射計(jì)(TDR)等，但應(yīng)用 這些儀器對(duì)沖刷的檢測(cè)方法都存在很大的局限性。人工深度尺測(cè)量法需要耗費(fèi)大量的人力物 力，在水上作業(yè)對(duì)測(cè)量人員的安全造成很大的威脅，且測(cè)量結(jié)果與測(cè)量人員的素質(zhì)有很大的 關(guān)系；聲納、雷達(dá)雖然容易安裝，但是結(jié)果很難提取，特別是當(dāng)水里含有大量的泥沙和碎片 時(shí)，噪聲對(duì)信號(hào)的影響很大；時(shí)域反射計(jì)技術(shù)是通過(guò)發(fā)射和接收電磁波脈沖信號(hào)來(lái)測(cè)量河床 深度，但較長(zhǎng)的傳輸導(dǎo)線對(duì)信號(hào)的強(qiáng)弱和信噪比影響較大，容易造成信號(hào)失真，影響測(cè)量結(jié) 果。
采用光纖光柵傳感技術(shù)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的橋梁沖刷傳感器能夠彌補(bǔ)以上傳統(tǒng)的探測(cè)方法的不 足。光纖光柵作為一種新型的無(wú)源光學(xué)器件，具有防潮、耐腐、易于傳輸、損耗小、易于布 設(shè)、易于組網(wǎng)和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，已成為智能材料及其相關(guān)領(lǐng)域中應(yīng)用最為廣泛的敏 感元件之一。以光纖光柵為敏感元件制作的傳感儀器也在大力推廣中，已有的國(guó)內(nèi)發(fā)明專利 及實(shí)用新型專利共100余項(xiàng)，但針對(duì)利用光纖光柵研究沖刷問(wèn)題國(guó)內(nèi)檢索尚無(wú)相關(guān)專利及相 關(guān)文獻(xiàn)。國(guó)立臺(tái)灣大學(xué)與國(guó)家地震工程研究中心聯(lián)合開(kāi)發(fā)出一款光纖光柵橋梁沖刷傳感器， 其傳感探頭是在懸臂圓盤(pán)結(jié)構(gòu)中粘貼裸光纖光柵，并采用金屬鎳和膠進(jìn)行封裝。其原理是 當(dāng)露出河床的傳感探頭受到水流沖擊，懸臂圓盤(pán)發(fā)生抖動(dòng)，光纖光柵感知的應(yīng)變的變化大， 在河床以下的探頭不受水流沖擊時(shí)靜止不動(dòng)，光纖光柵感知的應(yīng)變的變化小，根據(jù)應(yīng)變的大
小確定河床的沖刷深度，但傳感器的設(shè)計(jì)不能排除隨深度變化的覆土土壓力和靜水壓力對(duì)傳 感探頭的影響，且未考慮溫度補(bǔ)償問(wèn)題，可能造成較大測(cè)量誤差；隨著近年來(lái)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)
(SHM)在國(guó)內(nèi)外的蓬勃發(fā)展，光纖光柵類傳感器作為最有前途的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的傳感器， 其應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，很多新建橋梁、海洋平臺(tái)上都安裝了以光纖光柵為敏感元件健康監(jiān)測(cè) 系統(tǒng)。今后的發(fā)展目標(biāo)之一就是要為橋梁、海洋平臺(tái)等大型結(jié)構(gòu)建立一套全光纖的結(jié)構(gòu)健康 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，而作為重要指標(biāo)之一的橋基礎(chǔ)沖刷深度測(cè)量的問(wèn)題也就需要相應(yīng)的光纖類傳感器。 因此本專利的發(fā)明內(nèi)容就是基于以上背景開(kāi)發(fā)的一種適合工程應(yīng)用的測(cè)量結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)沖刷深度 的光纖光柵傳感監(jiān)測(cè)技術(shù)及其傳感器，有著廣闊的應(yīng)用前景和現(xiàn)實(shí)的效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有高耐久性、高精確度、溫度自補(bǔ)償?shù)墓饫w光柵沖刷監(jiān)測(cè) 傳感器。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的它包括傳感探頭，其特征是傳感探頭由金屬外殼、金屬 網(wǎng)片、平膜片、連桿、FRP等強(qiáng)度梁、封裝在等強(qiáng)度梁中的溫度自補(bǔ)償雙光纖光柵和連接光 纖光柵的光纖引出線組成，金屬外殼上半部中部設(shè)置有安裝等強(qiáng)度梁的凸臺(tái)，等強(qiáng)度梁夾在 連桿中間并和連桿垂直連接，平膜片設(shè)置在金屬外殼兩側(cè)，平膜片中心之間通過(guò)連桿連接， 金屬網(wǎng)片安裝在平膜片外側(cè)，光纖引出線匯總并穿出金屬外殼。 本發(fā)明還有這樣一些技術(shù)特征-
1、 它還包括錨固在目標(biāo)側(cè)壁的連接鋼管樁，連接鋼管樁包括樁帽、測(cè)量段、錨固段和樁 尖，傳感探頭裝入連接鋼管樁測(cè)量段內(nèi)垂直于連接鋼管樁軸向并與連接鋼管樁密封連 接，光纖引出線穿出金屬外殼匯總到連接鋼管樁測(cè)量段頂?shù)膫?cè)面并穿過(guò)連接鋼管樁；
2、 所述的連桿為中間帶有兩個(gè)突齒卡口的通常實(shí)心圓桿；
3、 所述的等強(qiáng)度梁的端部側(cè)面開(kāi)孔；
4、 所述的平膜片中央設(shè)置有凸臺(tái)，凸臺(tái)中央設(shè)置有供連桿穿過(guò)的孔；
5、 所述的金屬外殼兩端設(shè)置有金屬壓環(huán)片，金屬外殼端部與平膜片之間和平膜片與金屬 壓環(huán)片之間設(shè)置有橡膠墊片，金屬網(wǎng)片和金屬壓環(huán)片通過(guò)螺絲釘固定在金屬外殼上；
6、 所述的光纖引出線匯通過(guò)穿過(guò)連接鋼管樁的密封軟管穿出連接鋼管樁。 本發(fā)明的目的還在于提供這種傳感器的制作方法金屬外殼分為上半部、下半部、左右
兩端的壓環(huán)片四部分進(jìn)行加工組裝，在上半部中部突起處安裝等強(qiáng)度梁，光纖引出線通過(guò)小 孔引出，然后密封，上下兩部分連接起來(lái)成筒形，等強(qiáng)梁的端部側(cè)面開(kāi)孔，連桿和等強(qiáng)度梁 垂直連接，平膜片中央預(yù)制凸臺(tái)，并在凸臺(tái)中央打孔，連桿與孔配合并膠接，各個(gè)探頭的光 纖引出線匯總到樁頂段的側(cè)面，再通過(guò)密封軟管連接引出鋼管，各軟管在匯總通過(guò)總管到水
面上，等強(qiáng)度梁的加工工藝為通過(guò)在纖維增強(qiáng)塑料加工成形過(guò)程中將光纖跟纖維束一起進(jìn)入 等強(qiáng)梁成型模具，在FRP布之間分別沿梁的長(zhǎng)度方向的預(yù)定位置平行放置兩根光纖光柵，再 由多層布擠壓成復(fù)合FBG的FRP板，而后將FRP板加工成FRP梁。
本發(fā)明中傳感器的布設(shè)方法為在橋墩基礎(chǔ)上游段，傳感器可以根據(jù)精度要求布設(shè)成不 同縱、橫間距的網(wǎng)格狀并記錄各個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)位置、樁頂標(biāo)高，通過(guò)測(cè)量可得初始河床標(biāo)高， 通過(guò)長(zhǎng)期的沖刷監(jiān)測(cè)可以得到各個(gè)點(diǎn)的沖刷情況，在坐標(biāo)紙上繪出各個(gè)點(diǎn)的沖刷深度，相同 的標(biāo)高處連線即可得到?jīng)_刷等高線圖。
本發(fā)明中傳感器的安裝施工方法為傳感器可以單根固定到橋墩的迎流面上，也可以離 開(kāi)橋墩錨固在河床上，但這要求傳感器的錨固段足夠長(zhǎng)以防止傳感器被水流沖歪而影響測(cè)量 精度。施工時(shí)在傳感器外面再套一層直徑比傳感器直徑粗的鋼管作為保護(hù)管，并隨傳感器一 同捶擊到指定標(biāo)高，然后再拔除保護(hù)鋼管。施工時(shí)一定要保證傳感器的平膜片迎著來(lái)流方向， 并最好是使樁頂標(biāo)高一致，這樣便于繪圖，也可以不一致，根據(jù)土質(zhì)和測(cè)量范圍來(lái)定。 本發(fā)明沖刷監(jiān)測(cè)技術(shù)的工作原理如下-
它主要利用在動(dòng)水中柱體繞流的特點(diǎn)，柱體在迎流面受沖擊力(正的動(dòng)水壓力)，背流 面受吸力(負(fù)的動(dòng)水壓力)，它們的受力方向相同(如圖l所示)。其傳感探頭利用迎流面和 背流面的兩片材料、面積、厚度、構(gòu)造完全相同的平膜片把外力(包括土壓力、靜水壓力和 動(dòng)水壓力)轉(zhuǎn)化為連桿的集中力，連桿連接迎流面和背流面的平膜片，使得平膜片中心點(diǎn)處 變性協(xié)調(diào)，連桿受到沿軸線方向的不平衡力系的作用產(chǎn)生平動(dòng)，帶動(dòng)與連桿垂直連接的等強(qiáng)
度懸臂梁發(fā)生撓曲變性，因此封裝在FRP等強(qiáng)梁中的溫度自補(bǔ)償FBG就能探測(cè)到應(yīng)變變化， 使其中心波長(zhǎng)發(fā)生改變。當(dāng)探頭埋沒(méi)在河床中時(shí)，連桿可以平衡迎流面和背流面所受的大小 相等、方向相反的靜水壓力和土壓力(如圖2所示)，與連桿相連的等強(qiáng)梁基本沒(méi)有撓曲變形， 封裝在等強(qiáng)梁中的溫度自補(bǔ)償FBG的波長(zhǎng)沒(méi)有變化；當(dāng)探頭露出河床受水流沖擊時(shí)，兩片平 膜片能平衡靜水壓力，但不能平衡方向相同且不斷變化的動(dòng)水壓力(如圖3所示)，因此連桿 帶動(dòng)等強(qiáng)梁發(fā)生撓曲，通過(guò)封裝在等強(qiáng)度梁中的溫度自補(bǔ)償FBG，可以得到應(yīng)變的變化。河 床面標(biāo)高就在中心波長(zhǎng)發(fā)生變化和沒(méi)有變化的兩個(gè)傳感探頭所處的標(biāo)高之間，從而確定河床 的沖刷深度。
與其他已開(kāi)發(fā)出來(lái)的光纖光柵沖刷監(jiān)測(cè)技術(shù)及其傳感器相比，本發(fā)明有以下5個(gè)優(yōu)點(diǎn) 1、本發(fā)明的沖刷測(cè)試原理先進(jìn)可靠，測(cè)試方法新穎巧妙。本發(fā)明根據(jù)柱體表面繞流的 動(dòng)水壓力分布的特點(diǎn)(如圖1所示)，巧妙地排除了水中隨深度變化的靜水壓力和土壓力的影 響，而直接測(cè)出水流的動(dòng)水壓力(如圖2、 3所示)，由光纖光柵感知的應(yīng)變的變化得到河床 的沖刷深度。
2、 本發(fā)明的測(cè)試精度高，其測(cè)試精度可以達(dá)到a2m甚至更小，并且還可以根據(jù)用戶的 要求改變精度，主要通過(guò)改變平膜片和等強(qiáng)梁的結(jié)構(gòu)尺寸、探頭布置間距的方法達(dá)到改變精 度的目的；本發(fā)明受力明確、構(gòu)造合理，其應(yīng)變測(cè)量采用在等強(qiáng)度梁內(nèi)封裝雙光柵溫度自補(bǔ) 償方法，使得應(yīng)變測(cè)量更加準(zhǔn)確，測(cè)試精度更高。
3、 本發(fā)明的耐久性好，其主要表現(xiàn)在光纖光柵封裝在高耐腐蝕性的FRP材料等強(qiáng)度 梁中；平膜片采用高耐腐蝕性和不透水性的有機(jī)高分子材料；各部分連接處均采用高品質(zhì)密 封圈及緊固連接的方法，嚴(yán)格保證了傳感器內(nèi)部的氣密性(如圖4所示)。以上結(jié)構(gòu)使得傳 感器敏感元件得到多重防水保護(hù)，從而使傳感器在潮濕環(huán)境中具有優(yōu)良的耐久性。
4、 本發(fā)明不僅可以監(jiān)測(cè)局部沖刷，還可以監(jiān)測(cè)整體沖刷。當(dāng)傳感器單根布置在基礎(chǔ)上 游壁面時(shí)可以監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)覆土層的沖刷深度；當(dāng)若干傳感器按一定間距網(wǎng)格布置在基礎(chǔ)周圍， 還可以通過(guò)算法實(shí)現(xiàn)對(duì)橋墩附近一定范圍內(nèi)沖刷程度的確定(如圖5所示)，即實(shí)現(xiàn)整體沖 刷監(jiān)測(cè)。
5、 本發(fā)明的傳感器加工制作簡(jiǎn)單，布設(shè)方便、成本低廉，有廣闊的應(yīng)用前景和可觀的 經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。
本發(fā)明提供一種基于光纖光柵(FBG)傳感技術(shù)的土木工程結(jié)構(gòu)沖刷監(jiān)測(cè)技術(shù)及其傳感 器，適用于定量監(jiān)測(cè)水流對(duì)橋梁、大壩、海洋平臺(tái)等大型土木工程結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)附近覆土層的沖 刷深度和范圍。本發(fā)明還涉及這種沖刷傳感探頭的制作工藝和傳感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的布設(shè)施工工藝。 通過(guò)連續(xù)的、實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，橋梁管理者可以拿到橋梁沖刷狀態(tài)的信息，作為土木工程結(jié)構(gòu)的 危險(xiǎn)預(yù)警和維護(hù)加固的依據(jù)。
(四)


圖l-圖3為本發(fā)明的原理說(shuō)明圖4-圖6為本發(fā)明的傳感探頭的構(gòu)造圖和傳感器的布設(shè)圖。
(五) 具體實(shí)施方案 下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)的描述
本實(shí)施例包括
1、 沖刷傳感器由若干傳感探頭(數(shù)量根據(jù)用戶的精度要求來(lái)確定)和錨固在河床或橋
墩側(cè)壁的連接鋼管樁組成，連接鋼管樁包括樁帽13、測(cè)量段14、錨固段15和樁尖16等四部 分組成(如圖6所示)，傳感器的布設(shè)依據(jù)橋墩的形式、大小及周圍泥沙層的情況確定。連接 鋼管樁垂直河床面錨固，并使得傳感器探頭的迎著來(lái)流方向，測(cè)量段、錨固段的長(zhǎng)度由現(xiàn)場(chǎng) 勘查報(bào)告來(lái)確定。
2、 傳感器的探頭的構(gòu)造傳感器的探頭是可拆卸模塊，加工成型后裝入鋼管樁中垂直
于鋼管軸向的預(yù)制通孔，通過(guò)焊接或緊固件與鋼管密封連接以防止鋼管進(jìn)水。傳感探頭由金 屬外殼l、金屬網(wǎng)片12、平膜片4、連桿6、 FRP等強(qiáng)度梁8、封裝在等強(qiáng)度梁8中的溫度自 補(bǔ)償雙光纖光柵9和光纖引出線11等組成(如圖4所示)。本發(fā)明產(chǎn)品的光纖及光柵布置于 纖維增強(qiáng)塑料(FRP)中，其加工工藝一般為先加工FRP布，在FRP布之間按指定要求放置 FBG，再由多層布擠壓成復(fù)合FBG的FRP板，而后將FRP板加工成設(shè)計(jì)要求的FRP梁。
結(jié)合圖4來(lái)說(shuō)明本實(shí)施例傳感器探頭的加工制作工藝。金屬外殼l可以采用不銹鋼(如 2Crl3鋼)或鋁材等防腐性能較好的材料加工，金屬外殼1可以做成圓筒體或長(zhǎng)方筒形，分 為上半部、下半部、左右兩端的金屬壓環(huán)片2四部分進(jìn)行加工組裝。在上半部中部突起處， 用兩個(gè)螺絲釘安裝等強(qiáng)度梁8，光纖引出線11通過(guò)光纖引出孔10引出，然后把空用環(huán)氧樹(shù) 脂密封，上半部和下半部之間加防水橡膠墊片，用螺栓把上下兩部分連接起來(lái)成筒形。連桿 6可以做成中間帶有兩個(gè)突齒7卡口的通常實(shí)心圓桿，把等強(qiáng)度梁8夾在中間，連桿6可以 采用耐腐蝕金屬或FRP材料來(lái)制作，等強(qiáng)度梁8的端部側(cè)面開(kāi)孔，連桿6和等強(qiáng)度梁8之間 可以采用卡口連接或用膠連接。傳感探頭的迎流面和背流面是兩片形狀、大小、厚度完全相 同平膜片4，兩膜片中心之間通過(guò)連桿6連接使得兩中心的撓度相同，以平衡靜水壓力和土 壓力；等強(qiáng)度梁8與連桿6之間相互垂直連接，以感受連桿的軸向位移。然后安裝平膜片4 和兩端的金屬壓環(huán)片2，在筒端部與平膜片4之間和平膜片4與金屬壓環(huán)片2之間都要設(shè)置 橡膠墊片，以防筒體進(jìn)水，用若干螺絲釘來(lái)固定金屬網(wǎng)片和壓緊壓環(huán)片。平膜片4中央預(yù)制 凸臺(tái)5，并在凸臺(tái)5中央打孔，連桿6與孔配合并膠接。其中可以根據(jù)不同的情況改變筒體 的形狀、大小，改變平膜片4的形狀、面積、厚度，改變連桿6的粗細(xì)，改變等強(qiáng)度梁8的 長(zhǎng)度和厚度來(lái)改變探頭的靈敏度。各個(gè)探頭的光纖引出線ll匯總到樁頂段的側(cè)面，再通過(guò)密 封軟管連接引出鋼管并保證鋼管內(nèi)部不進(jìn)水，各軟管在匯總通過(guò)總管到水面上，嚴(yán)格保證軟 管不進(jìn)水。
本發(fā)明的產(chǎn)品可以采用這樣的方法來(lái)制作FRP等強(qiáng)度梁通過(guò)在纖維增強(qiáng)塑料加工成形 過(guò)程中將光纖跟纖維束一起進(jìn)入等強(qiáng)梁成型模具，在FRP布之間分別沿梁的長(zhǎng)度方向的預(yù)定 位置平行放置兩根光纖光柵，再由多層布擠壓成復(fù)合FBG的FRP板，而后將FRP板加工成 設(shè)計(jì)要求的FRP梁。
結(jié)合圖5來(lái)說(shuō)明傳感器的布設(shè)。在結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上游段，傳感器可以根據(jù)精度要求布設(shè)成不 同縱、橫間距的網(wǎng)格狀并記錄各個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)位置、樁頂標(biāo)高，通過(guò)測(cè)量可得初始河床標(biāo)高， 通過(guò)長(zhǎng)期的沖刷監(jiān)測(cè)可以得到各個(gè)點(diǎn)的沖刷情況，在坐標(biāo)紙上繪出各個(gè)點(diǎn)的沖刷深度，相同 的標(biāo)高處連線即可得到?jīng)_刷等高線圖。
結(jié)合圖6來(lái)說(shuō)明傳感器的安裝施工方法。傳感器可以單根固定到結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的迎流面上，
也可以離開(kāi)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)錨固在河床上，但這要求傳感器的錨固段足夠長(zhǎng)以防止傳感器被水流沖 歪而影響測(cè)量精度。施工時(shí)在傳感器外面再套一層直徑比傳感器直徑粗的鋼管作為保護(hù)管， 并隨傳感器一同捶擊到指定標(biāo)高，然后再拔除保護(hù)鋼管。施工時(shí)一定要保證傳感器的平膜片 迎著來(lái)流方向，并最好是使樁頂標(biāo)高一致，這樣便于繪圖，也可以不一致，根據(jù)土質(zhì)和測(cè)量 范圍來(lái)定。
權(quán)利要求
1、 一種光纖光柵沖刷監(jiān)測(cè)傳感器，它包括傳感探頭，其特征是傳感探頭由金屬外殼、 金屬網(wǎng)片、平膜片、連桿、FRP等強(qiáng)度梁、封裝在等強(qiáng)度梁中的溫度自補(bǔ)償雙光纖光柵和連 接光纖光柵的光纖引出線組成，金屬外殼上半部中部設(shè)置有安裝等強(qiáng)度梁的凸臺(tái)，等強(qiáng)度梁 夾在連桿中間并和連桿垂直連接，平膜片設(shè)置在金屬外殼兩側(cè)，平膜片中心之間通過(guò)連桿連 接，金屬網(wǎng)片安裝在平膜片外側(cè)，光纖引出線匯總并穿出金屬外殼。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖光柵沖刷監(jiān)測(cè)傳感器，其特征是它還包括錨固在目標(biāo)側(cè) 壁的連接鋼管樁，連接鋼管樁包括樁帽、測(cè)量段、錨固段和樁尖，傳感探頭裝入連接鋼管樁 測(cè)量段內(nèi)垂直于連接鋼管樁軸向并與連接鋼管樁密封連接，光纖引出線穿出金屬外殼匯總到 連接鋼管樁測(cè)量段頂?shù)膫?cè)面并穿過(guò)連接鋼管樁。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖光柵沖刷監(jiān)測(cè)傳感器，其特征是所述的連桿為中間帶有 兩個(gè)突齒卡口的通常實(shí)心圓桿。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的光纖光柵沖刷監(jiān)測(cè)傳感器，其特征是所述的等強(qiáng)度梁的端部 側(cè)面開(kāi)孔。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的光纖光柵沖刷監(jiān)測(cè)傳感器，其特征是所述的平膜片中央設(shè)置 有凸臺(tái)，凸臺(tái)中央設(shè)置有供連桿穿過(guò)的孔。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的光纖光柵沖刷監(jiān)測(cè)傳感器，其特征是所述的金屬外殼兩端設(shè) 置有金屬壓環(huán)片，金屬外殼端部與平膜片之間和平膜片與金屬壓環(huán)片之間設(shè)置有橡膠墊片， 金屬網(wǎng)片和金屬壓環(huán)片通過(guò)螺絲釘固定在金屬外殼上。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的光纖光柵沖刷監(jiān)測(cè)傳感器，其特征是所述的光纖引出線匯通 過(guò)穿過(guò)連接鋼管樁的密封軟管穿出連接鋼管樁。
8、 一種光纖光柵沖刷監(jiān)測(cè)傳感器的制作方法，金屬外殼分為上半部、下半部、左右兩端的壓環(huán)片四部分進(jìn)行加工組裝，在上半部中部突起處安裝等強(qiáng)度梁，光纖引出線通過(guò)小孔引 出，然后密封，上下兩部分連接起來(lái)成筒形，等強(qiáng)梁的端部側(cè)面開(kāi)孔，連桿和等強(qiáng)度梁垂直 連接，平膜片中央預(yù)制凸臺(tái)，并在凸臺(tái)中央打孔，連桿與孔配合并膠接，各個(gè)探頭的光纖引 出線匯總到樁頂段的側(cè)面，再通過(guò)密封軟管連接引出鋼管，各軟管在匯總通過(guò)總管到水面上，其特征是等強(qiáng)度梁的加工工藝為通過(guò)在纖維增強(qiáng)塑料加工成形過(guò)程中將光纖跟纖維束一起 進(jìn)入等強(qiáng)梁成型模具，在FRP布之間分別沿梁的長(zhǎng)度方向的預(yù)定位置平行放置兩根光纖光柵， 再由多層布擠壓成復(fù)合FBG的FRP板，而后將FRP板加工成FRP梁。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種光纖光柵沖刷監(jiān)測(cè)傳感器及其制作方法，它包括傳感探頭，傳感探頭裝入連接鋼管樁測(cè)量段內(nèi)垂直于連接鋼管樁軸向并與連接鋼管樁密封連接，傳感探頭由金屬外殼、金屬網(wǎng)片、平膜片、連桿、FRP等強(qiáng)度梁、封裝在等強(qiáng)度梁中的溫度自補(bǔ)償雙光纖光柵和連接光纖光柵的光纖引出線組成。本發(fā)明的沖刷測(cè)試原理明確可靠，測(cè)試方法新穎巧妙，排除了隨深度變化的土壓力和靜水壓力對(duì)測(cè)量結(jié)構(gòu)的影響，采用封裝光纖光柵的FRP等強(qiáng)度梁、雙光柵溫度自補(bǔ)償?shù)认冗M(jìn)技術(shù)，測(cè)試精度高，可以達(dá)到0.2m甚至更小，并且還可以根據(jù)用戶的要求改變精度，傳感器加工制作簡(jiǎn)單，施工方便、成本較低。
文檔編號(hào)G02B6/34GK101122478SQ20071014430
公開(kāi)日2008年2月13日 申請(qǐng)日期2007年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月13日
發(fā)明者俊 何, 何建平, 智 周, 歐進(jìn)萍, 黃理卿 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)