4位于距離螺栓螺帽近的位置，第二光纖光柵傳感器7位于距離螺栓螺帽遠的位置。向傳感器埋植孔6內注入封裝膠將第一光纖光柵傳感器4封裝在傳感器埋植孔6內，并固化封裝膠；從螺栓體5的尾部向傳感器埋植孔6內注入導熱硅脂將第二光纖光柵傳感器7封裝。封裝膠和導熱硅脂在光纖8與傳感器埋植孔6孔壁之間形成膠層3。
[0023]第一光纖套管2套在光纖8的一端，第一光纖套管2的一端插入到傳感器埋植孔6內Imm處；光纖8、第一光纖套管2以及傳感器埋植孔6孔壁之間通過粘結膠粘接，固化后成為一個整體。同樣，第二光纖套管9套在光纖8的另一端，第二光纖套管9的一端插入到傳感器埋植孔6內Imm處；光纖8、第二光纖套管9以及傳感器埋植孔6孔壁之間通過粘結膠粘接，固化后成為一個整體。
[0024]第一光纖接頭I和第二光纖接頭10分別安裝在光纖8的兩端。
[0025]在使用時，溫度補償智能螺栓安裝在連接件的螺栓孔內，光纖8通過光纖接頭或熔接的方式與外部傳輸光纖相連接，外部傳輸光纖連接到光纖光柵解調儀表的接口處；在工作過程中，通過光纖光柵解調儀表實時在線對螺栓的工作狀態(tài)進行監(jiān)控。
[0026]溫度補償智能螺栓工作時，由于螺栓的受力變形，引起第一光纖光柵傳感器4中心波長的變化，且兩者之間存在著線性關系，光纖光柵解調儀實時記錄第一光纖光柵傳感器4中心波長的數(shù)據(jù)，同時第二光纖光柵傳感器7感受外界溫度變化；通過計算可得到溫度變化引起的波長變化，將溫度影響剔除后可得到螺栓感受的應變變化，從而識別螺栓受力的變化，完成對螺栓工作狀態(tài)的監(jiān)控。
[0027]在需要監(jiān)測螺栓數(shù)量多的情況下，通過所述溫度補償智能螺栓兩端的光纖接頭連接或者熔接的方式，將多個安裝好的溫度補償智能螺栓進行串接組網(wǎng)在一根外部傳輸光纖上，用一臺解調儀表實現(xiàn)多點同時測量，提高監(jiān)測效率；光纖光柵解調儀對光纖光柵智能螺栓信號進行解調后，通過無線傳輸，將信號進行遠距離傳輸，實現(xiàn)遠距離實時在線監(jiān)測。
【主權項】
1.一種溫度補償智能螺栓，其特征在于:其包括:螺栓體(5)、光纖(8)以及刻在同一根光纖(8)上的第一光纖光柵傳感器(4)和第二光纖光柵傳感器(7); 所述第一光纖光柵傳感器(4)既感知溫度又感知應變，第二光纖光柵傳感器(7)只感知溫度；螺栓體(5)上有一個貫穿螺栓體(5)的軸向傳感器埋植孔￠);光纖(8)穿過傳感器埋植孔￠)，第一光纖光柵傳感器(4)和第二光纖光柵傳感器(7)位于傳感器埋植孔(6)內部；第一光纖光柵傳感器(4)位于距離螺栓螺帽近的位置，第二光纖光柵傳感器(7)位于距離螺栓螺帽遠的位置；向傳感器埋植孔￠)內注入封裝膠將第一光纖光柵傳感器(4)封裝在傳感器埋植孔(6)內，并固化封裝膠；從螺栓體(5)的尾部向傳感器埋植孔(6)內注入導熱硅脂將第二光纖光柵傳感器(7)封裝；封裝膠和導熱硅脂在光纖(8)與傳感器埋植孔(6)孔壁之間形成膠層(3)。
2.如權利要求1所述的一種溫度補償智能螺栓，其特征在于:第一光纖光柵傳感器(4)和第二光纖光柵傳感器(7)的敏感部位是光纖布拉格光柵，是在普通單模光纖上通過激光刻制的方法制作而成。
3.如權利要求1或2所述的一種溫度補償智能螺栓，其特征在于:還包括:第一光纖套管(2)和第二光纖套管(9);第一光纖套管(2)套在光纖(8)的一端，第一光纖套管(2)的一端插入到傳感器埋植孔￠)內；光纖(8)、第一光纖套管(2)以及傳感器埋植孔(6)孔壁之間通過粘結膠粘接，固化后成為一個整體；同樣，第二光纖套管(9)套在光纖(8)的另一端，第二光纖套管(9)的一端插入到傳感器埋植孔(6)內；光纖(8)、第二光纖套管(9)以及傳感器埋植孔(6)孔壁之間通過粘結膠粘接，固化后成為一個整體。
4.如權利要求1或2所述的一種溫度補償智能螺栓，其特征在于:還包括:第一光纖接頭⑴和第二光纖接頭(10);第一光纖接頭⑴和第二光纖接頭(10)分別安裝在光纖(8)的兩端。
5.如權利要求1或2所述的一種溫度補償智能螺栓，其特征在于:在使用時，所述溫度補償智能螺栓安裝在連接件的螺栓孔內，光纖(8)通過光纖接頭或熔接的方式與外部傳輸光纖相連接，外部傳輸光纖連接到光纖光柵解調儀表的接口處；在工作過程中，通過光纖光柵解調儀表實時在線對螺栓的工作狀態(tài)進行監(jiān)控。
6.如權利要求1或2所述的一種溫度補償智能螺栓，其特征在于:所述溫度補償智能螺栓工作時，由于螺栓的受力變形，引起第一光纖光柵傳感器(4)中心波長的變化，且兩者之間存在著線性關系，光纖光柵解調儀實時記錄第一光纖光柵傳感器(4)中心波長的數(shù)據(jù)，同時第二光纖光柵傳感器(7)感受外界溫度變化；通過計算可得到溫度變化引起的波長變化，將溫度影響剔除后可得到螺栓感受的應變變化，從而識別螺栓受力的變化，完成對螺栓工作狀態(tài)的監(jiān)控。
7.如權利要求1或2所述的一種溫度補償智能螺栓，其特征在于:在需要監(jiān)測螺栓數(shù)量多的情況下，通過所述溫度補償智能螺栓兩端的光纖接頭連接或者熔接的方式，將多個安裝好的溫度補償智能螺栓進行串接組網(wǎng)在一根外部傳輸光纖上，用一臺解調儀表實現(xiàn)多點同時測量，提高監(jiān)測效率；光纖光柵解調儀對光纖光柵智能螺栓信號進行解調后，通過無線或有線傳輸，將信號進行遠距離傳輸，實現(xiàn)遠距離實時在線監(jiān)測。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于光纖光柵傳感原理的溫度補償智能螺栓，屬于光纖傳感和結構健康監(jiān)測領域。其包括：螺栓體5、光纖8以及刻在同一根光纖8上的第一光纖光柵傳感器4和第二光纖光柵傳感器7。第一光纖光柵傳感器4既感知溫度又感知應變，第二光纖光柵傳感器7只感知溫度。螺栓體5上有一個貫穿螺栓體5的軸向傳感器埋植孔6。光纖8穿過傳感器埋植孔6，第一光纖光柵傳感器4和第二光纖光柵傳感器7位于傳感器埋植孔6內部；向傳感器埋植孔6內注入封裝膠將第一光纖光柵傳感器4封裝在傳感器埋植孔6內；向傳感器埋植孔6內注入導熱硅脂將第二光纖光柵傳感器7封裝。本發(fā)明提出的溫度補償智能螺栓可實現(xiàn)螺栓工作狀態(tài)下應變的實時在線監(jiān)控。
【IPC分類】G01D5-353, G01D21-02
【公開號】CN104567998
【申請?zhí)枴緾N201410802295
【發(fā)明人】劉春紅, 薛景鋒
【申請人】中國航空工業(yè)集團公司北京長城計量測試技術研究所
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月19日