本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可更換高疲勞光纖光柵應(yīng)變傳感器。

背景技術(shù)：

變形是工程結(jié)構(gòu)工作性態(tài)的直接表征形式，采取可靠措施監(jiān)測工程結(jié)構(gòu)變形對評價工程結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)、確保工程結(jié)構(gòu)安全運營具有重要意義。光纖傳感技術(shù)具有成本低、測試工作量與勞動強度小及易于實現(xiàn)自動化測試等優(yōu)點，在工程結(jié)構(gòu)應(yīng)變、裂縫等變形測試中得到了廣泛應(yīng)用，特別是近年來迅速發(fā)展起來的光纖傳感技術(shù)因具有敏感元件體積小、質(zhì)量輕、對結(jié)構(gòu)應(yīng)力場影響小、抗電磁干擾、測試穩(wěn)定、靈敏度高、耐久性好、便于實現(xiàn)分布式與實時在線測試以及集傳感和數(shù)據(jù)傳輸于一體等獨特優(yōu)勢，已成為重大工程結(jié)構(gòu)最為理想的安全監(jiān)測手段。

目前光纖應(yīng)變傳感器用于實際工程結(jié)構(gòu)監(jiān)測普遍存在布設(shè)困難、成活率低、使用年限短等致命缺點?，F(xiàn)有封裝技術(shù)的限制使得應(yīng)變類傳感器很難達(dá)到結(jié)構(gòu)的設(shè)計壽命，而且由于傳感器不易甚至不能更換，使得光纖傳感器無法實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)的全壽命監(jiān)測。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)光纖應(yīng)變傳感器的不可更換、難以維護(hù)的問題，本發(fā)明提供了一種可更換、易維護(hù)、即插即用的光纖應(yīng)變傳感器。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種可更換高疲勞光纖光柵應(yīng)變傳感器包括：中心傳感件，在中心傳感件輸出端連接有光纖快速接口；錨固組件，包括尾部錨固筒、端部錨固筒以及錨頭外錨固件，尾部錨固筒套設(shè)于中心傳感件的尾部，端部錨固筒套設(shè)于中心傳感件的端部，錨頭外錨固件套設(shè)于中心傳感件的中間區(qū)域；成對設(shè)置的兩個傳感器基座，設(shè)置于待測對象表面，用于固定中心傳感件的兩端，每個傳感器基座上設(shè)有通孔，中心傳感件從該通孔穿過；位置調(diào)節(jié)件，設(shè)置于中心傳感件上，用于調(diào)整中心傳感件的位置。

本發(fā)明一種可更換高疲勞光纖光柵應(yīng)變傳感器采用中心傳感件與傳感器基座分離的設(shè)計方式，在需要時可以方便地將中心傳感件從固定于對象表面的傳感器基座內(nèi)取下。針對中心傳感件數(shù)據(jù)輸出部位設(shè)計了光纖快速接口，實現(xiàn)光纖傳感器即插即用的功能，同時避免由于鎧裝線纜損壞導(dǎo)致傳感器失效的問題出現(xiàn)。針對溫度補償問題，采用集成式設(shè)計，使得溫度補償更準(zhǔn)確，免去另配溫度傳感器的麻煩同時降低安裝成本。為延長中心傳感件使用時間，提高耐久性，傳感器采用獨特封裝工藝，使其結(jié)構(gòu)具有更高的抗疲勞性能，經(jīng)疲勞測試結(jié)果表明該傳感器在量程內(nèi)可承受超兩百萬次的拉伸。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，還可做如下改進(jìn)：

作為優(yōu)選的方案，光纖快速接口通過固定頂絲與端部錨固筒固定連接。

采用上述優(yōu)選的方案，安裝效率高，且連接更牢固。

作為優(yōu)選的方案，尾部錨固筒和端部錨固筒設(shè)置于兩個傳感器基座的外側(cè)。

采用上述優(yōu)選的方案，結(jié)構(gòu)簡單，保證本發(fā)明一種可更換高疲勞光纖光柵應(yīng)變傳感器的牢固度。

作為優(yōu)選的方案，每個傳感器基座包括：左基座、右基座以及用于連接左基座和右基座的連接緊固件，左基座和右基座拼接后形成通孔，中心傳感件從該通孔穿過。

采用上述優(yōu)選的方案，連接緊固件可選用緊固螺栓和/或緊固螺絲，安裝便捷，且便于中心傳感件進(jìn)行更換。

作為優(yōu)選的方案，在傳感器基座上還設(shè)有多重緊固件，多重緊固件包括：平行設(shè)置的穿孔桿和連接桿以及設(shè)置于連接桿上的固定桿；穿孔桿依次穿過左基座和右基座上的連接通孔，固定桿的自由端伸入端部錨固筒和/或尾部錨固筒上的固定槽內(nèi)，固定槽與固定桿的自由端相匹配。

采用上述優(yōu)選的方案，操作便捷，安裝效率高，且將傳感器基座與端部錨固筒和/或尾部錨固筒連接起來，提高裝置整體的牢固度，傳感器的測試精度更高。

作為優(yōu)選的方案，固定桿的自由端上設(shè)有一階、兩階或兩階以上的臺階面。

采用上述優(yōu)選的方案，連接更牢固。

作為優(yōu)選的方案，錨頭外錨固件的外壁與傳感器基座內(nèi)通孔接觸連接。

采用上述優(yōu)選的方案，保護(hù)中心傳感件。

作為優(yōu)選的方案，錨頭外錨固件的外壁呈螺紋狀，錨頭外錨固件與通孔呈螺紋連接。

采用上述優(yōu)選的方案，錨頭外錨固件和通孔連接更牢固，防止兩者出現(xiàn)相對滑動。

作為優(yōu)選的方案，位置調(diào)節(jié)件為套設(shè)于連接套筒上的調(diào)節(jié)螺母。

采用上述優(yōu)選的方案，結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)螺母調(diào)節(jié)中心傳感件的左右位置并施加上適當(dāng)?shù)念A(yù)張力。

作為優(yōu)選的方案，在錨頭外錨固件的外壁中間區(qū)域沿其周向設(shè)有一圈凹槽，在通孔的內(nèi)壁上設(shè)有與錨頭外錨固件外壁相匹配的一圈凸起。

采用上述優(yōu)選的方案，錨頭外錨固件兩端的直徑大于錨頭外錨固件中間區(qū)域的直徑，提高中心傳感件的機(jī)械強度，且保證錨頭外錨固件和通孔連接更牢固。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例提供的一種可更換高疲勞光纖光柵應(yīng)變傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例提供的中心傳感件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明實施例提供的傳感器基座和多重緊固件的剖視圖。

圖4為本發(fā)明實施例提供的多重緊固件的主視圖。

圖5為本發(fā)明實施例提供的多重緊固件的側(cè)視圖。

圖6為本發(fā)明實施例提供的錨頭外錨固件的局部剖視圖。

其中：1中心傳感件、11光纖快速接口、12固定頂絲、13感知元件、2傳感器基座、21左基座、22右基座、23連接緊固件、24多重緊固件、24多重緊固件、241穿孔桿、242連接桿、243固定桿、244連接通孔、3位置調(diào)節(jié)件、4尾部錨固筒、5端部錨固筒、6錨頭外錨固件、61凹槽。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。

為了達(dá)到本發(fā)明的目的，一種可更換高疲勞光纖光柵應(yīng)變傳感器的其中一些實施例中，

如圖1所示，一種可更換高疲勞光纖光柵應(yīng)變傳感器包括：中心傳感件1、錨固組件、成對設(shè)置的兩個傳感器基座2以及位置調(diào)節(jié)件3。

如圖2所示，中心傳感件1為復(fù)合有光纖光柵的感知元件13，在中心傳感件1輸出端連接有光纖快速接口11。

錨固組件包括尾部錨固筒4、端部錨固筒5以及錨頭外錨固件6，尾部錨固筒套5設(shè)于中心傳感件1的尾部，端部錨固筒5套設(shè)于中心傳感件的端部，錨頭外錨固件6套設(shè)于中心傳感件的中間區(qū)域。

成對設(shè)置的兩個傳感器基座2可選擇用螺栓或焊接方式固定于待測對象表面，用于固定中心傳感件1的兩端。每個傳感器基座2上設(shè)有通孔，中心傳感件1從該通孔穿過。

位置調(diào)節(jié)件3設(shè)置于中心傳感件1上，用于調(diào)整中心傳感件3的位置。位置調(diào)節(jié)件3可以為調(diào)節(jié)螺母。

本發(fā)明一種可更換高疲勞光纖光柵應(yīng)變傳感器各部分之間的組配方法如下：

首先，在復(fù)合有光纖光柵的感知元件13中心傳感件1的兩頭套上錨頭外錨固件6和錨頭；

然后，將兩片對稱的錨頭夾持件擠入兩端錨頭外錨固件6內(nèi)部，將復(fù)合有光纖光柵的感知元件中心傳感件1與錨頭外錨固件6兩端完全固定住，形成一體牢固接合；

之后，在兩端錨頭外錨固件6外側(cè)分別安裝尾部錨固筒4和端部錨固筒5，將復(fù)合有光纖光柵的感知元件中心傳感件1中的光纖尾纖與光纖快速接口11準(zhǔn)確對接，確認(rèn)無誤后將光纖快速接口11固定在端部錨固筒5之上；

隨后，將位置調(diào)節(jié)件3安裝到中心傳感件1之上，將中心傳感件1穿入傳感器基座2通孔內(nèi)，既完成可更換光纖應(yīng)變傳感器的組裝。

本發(fā)明一種可更換高疲勞光纖光柵應(yīng)變傳感器的布設(shè)方法是：

在待測對象上標(biāo)出需要布設(shè)傳感器的位置，畫出傳感器基座2的安裝點；

根據(jù)待測對象的特性，傳感器基座2可選擇用螺栓或焊接方式固定于待測結(jié)構(gòu)之上；

固定好傳感器基座2后，將中心傳感件1從一端穿入傳感器基座2的通孔，穿過第一個傳感器基座2后套入兩只位置調(diào)節(jié)件3再穿第二個傳感器基座2的通孔，穿完擰上第三只位置調(diào)節(jié)件3，并調(diào)節(jié)好位置；

將連接解調(diào)儀的傳輸光纜插入傳感器的光纖快速接口11，傳感器即可正常工作，對被測對象進(jìn)行監(jiān)測。

當(dāng)傳感器工作一段時間后，由于自身壽命或故障等問題需要更換或維護(hù)時，先將傳輸光纜從光纖快速接口11拔出，然后依次旋松取下位置調(diào)節(jié)件3，最后將中心傳感件1從傳感器基座2抽離，安裝新的中心傳感件1，即可繼續(xù)對被測對象進(jìn)行監(jiān)測。

本發(fā)明一種可更換高疲勞光纖光柵應(yīng)變傳感器的有益效果如下：

1)采用中心傳感件1與傳感器基座2分離的設(shè)計方式，同規(guī)格型號的傳感器基座2與中心傳感件1可以互配使用，在需要時可以方便地將中心傳感件1從固定于對象表面的傳感器基座2上取下。

2)針對中心傳感件1數(shù)據(jù)輸出部位設(shè)計了光纖快速接口11，光纖快速接口11上帶有標(biāo)準(zhǔn)FC/APC接口，可實現(xiàn)與光纖傳輸線纜的快速對接，起到即插即用的效果，同時避免由于鎧裝線纜損壞導(dǎo)致傳感器失效的問題出現(xiàn)。

3)針對溫度補償問題，采用集成式設(shè)計，使得溫度補償更準(zhǔn)確，免去另配溫度傳感器的麻煩同時降低安裝成本。

4)為延長中心傳感件使用時間，提高耐久性，傳感器采用獨特封裝工藝，使其結(jié)構(gòu)具有更高的抗疲勞性能，經(jīng)疲勞測試結(jié)果表明該傳感器在量程內(nèi)可承受超兩百萬次的拉伸。

本發(fā)明一種可更換高疲勞光纖光柵應(yīng)變傳感器便于更換、易于維護(hù)且能進(jìn)行可靠監(jiān)測的光纖傳感器，使得采用光纖傳感對結(jié)構(gòu)全壽命監(jiān)測成為可能。且可更換光纖傳感器大大降低了光纖傳感器在安裝布設(shè)中的難度，提高了工作效率，降低了工程成本。得益于可更換光纖傳感器的可更換易維護(hù)性，保證了光纖傳感器在整個監(jiān)測系統(tǒng)中的可靠度，實現(xiàn)同一測試點的循環(huán)利用，突破傳感器壽命短于結(jié)構(gòu)的限制，有效延伸結(jié)構(gòu)可監(jiān)測時長。

為了進(jìn)一步地優(yōu)化本發(fā)明的實施效果，在另外一些實施方式中，其余特征技術(shù)相同，不同之處在于，光纖快速接口11通過固定頂絲12與端部錨固筒5固定連接。

采用上述優(yōu)選的方案，安裝效率高，且連接更牢固。

為了進(jìn)一步地優(yōu)化本發(fā)明的實施效果，在另外一些實施方式中，其余特征技術(shù)相同，不同之處在于，尾部錨固筒4和端部錨固筒5設(shè)置于兩個傳感器基座2的外側(cè)。

采用上述優(yōu)選的方案，結(jié)構(gòu)簡單，保證本發(fā)明一種可更換高疲勞光纖光柵應(yīng)變傳感器的牢固度。

如圖3所示，為了進(jìn)一步地優(yōu)化本發(fā)明的實施效果，在另外一些實施方式中，其余特征技術(shù)相同，不同之處在于，每個傳感器基座2包括：左基座21、右基座22以及用于連接左基座21和右基座22的連接緊固件23，左基座21和右基座22拼接后形成通孔，中心傳感件1從該通孔穿過。

采用上述優(yōu)選的方案，連接緊固件23可選用緊固螺栓和/或緊固螺絲，安裝便捷，且便于中心傳感件1進(jìn)行更換。

如圖4和5所示，進(jìn)一步，在傳感器基座2上還設(shè)有多重緊固件24，多重緊固件24包括：平行設(shè)置的穿孔桿241和連接桿242以及設(shè)置于連接桿242上呈L形的固定桿243；穿孔桿241依次穿過左基座21和右基座22上的連接通孔244，固定桿243的自由端伸入端部錨固筒5和/或尾部錨固筒4上的固定槽(圖中未示出)內(nèi)，固定槽與固定桿243的自由端相匹配。

采用上述優(yōu)選的方案，在安裝的過程中，先將穿孔桿241依次穿過左基座21和右基座22上的連接通孔244，以穿孔桿241為中心軸，轉(zhuǎn)動多重緊固件24，將固定桿243的自由端伸入端部錨固筒5和/或尾部錨固筒4上的固定槽內(nèi)后，利用螺母將穿孔桿241進(jìn)行固定，防止其再轉(zhuǎn)動。

采用本結(jié)構(gòu)，操作便捷，安裝效率高，且將傳感器基座2與端部錨固筒5和/或尾部錨固筒4連接起來，提高裝置整體的牢固度，傳感器的測試精度更高。固定桿243可以呈“一”字形或“L”形，“一”字形結(jié)構(gòu)更簡單，“L”形更穩(wěn)固。

進(jìn)一步，固定桿243的自由端上設(shè)有一階、兩階或兩階以上的臺階面。

采用上述優(yōu)選的方案，連接更牢固。

為了進(jìn)一步地優(yōu)化本發(fā)明的實施效果，在另外一些實施方式中，其余特征技術(shù)相同，不同之處在于，錨頭外錨固件6的外壁與傳感器基座2內(nèi)通孔接觸連接。

采用上述優(yōu)選的方案，保護(hù)中心傳感件1。

進(jìn)一步，錨頭外錨固件6的外壁呈螺紋狀，錨頭外錨固件6與通孔呈螺紋連接。

采用上述優(yōu)選的方案，錨頭外錨固件6和通孔連接更牢固，防止兩者出現(xiàn)相對滑動。

進(jìn)一步，位置調(diào)節(jié)件3為套設(shè)于錨頭外錨固件6上的調(diào)節(jié)螺母。

采用上述優(yōu)選的方案，結(jié)構(gòu)簡單，中心傳感件1兩端錨頭外錨固件6外部帶有螺紋，在傳感器基座2位置已固定情況下，可通過調(diào)節(jié)螺母來調(diào)節(jié)中心傳感件1的左右位置，并為中心傳感件1施加一定的預(yù)張力。

如圖6所示，進(jìn)一步，在錨頭外錨固件6的外壁中間區(qū)域沿其周向設(shè)有一圈凹槽61，在通孔的內(nèi)壁上設(shè)有與錨頭外錨固件6外壁相匹配的一圈凸起(圖中未示出)。

采用上述優(yōu)選的方案，錨頭外錨固件6兩端的直徑大于錨頭外錨固件6中間區(qū)域的直徑，提高中心傳感件1的機(jī)械強度，且保證錨頭外錨固件6和通孔連接更牢固。

以上的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。