光纖光柵應力、應變和溫度檢測螺栓的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種連接螺栓，尤其是一種能同時測量連接應力和溫度雙參數(shù)的螺栓。
【背景技術】
[0002]螺栓是一種各種結構件的基本連接裝置，是風機基座、盾構設備、高鐵設備等很多大型設備的必備器件。由于受各種原因，可能導致螺栓發(fā)生松動或斷裂失效，從而發(fā)生嚴重事故。受力狀態(tài)不同，螺栓的實效形式也不同。受拉螺栓的損壞多為塑性變形和斷裂；變載荷螺栓多為疲勞斷裂，受剪切螺栓多為被剪斷。若安裝扭矩不夠會發(fā)生松動，而扭矩太大會使螺栓在超載情況下斷裂。因此，及時發(fā)現(xiàn)松動螺栓及實時監(jiān)測連接螺栓應力，對于連接具有嚴格要求的工況具有十分重要的意義。
[0003]現(xiàn)常用的檢測連接應力的裝置主要是螺栓桿部開槽均布應變片。此操作復雜，不易加工，而且應變片容易污染和干擾，而且另外還需要安裝溫度傳感器來消除溫度的影響。
[0004]光纖傳感器的優(yōu)點是與傳統(tǒng)的各類傳感器相比，光纖傳感器用光作為敏感信息的載體，用光纖作為傳遞敏感信息的媒質，具有光纖及光學測量的特點，有一系列獨特的優(yōu)點。電絕緣性能好，抗電磁干擾能力強，非侵入性，高靈敏度，容易實現(xiàn)對被測信號的遠距離監(jiān)控，耐腐蝕，防爆，光路有可撓曲性，便于與計算機聯(lián)接。實驗表明，光纖測試的載荷-應變曲線比應變片測試的線性度高。而且由于光纖布拉格光柵檢測的是反射全光譜中的某波長光譜，所以可以通過波分復用技術實現(xiàn)任意規(guī)模的組網(wǎng)，從而進行大范圍的監(jiān)控測量多個參數(shù)。
[0005]因此該技術在航天、航海、石油開采、電力傳輸、核工業(yè)、醫(yī)療和科學研宄等眾多領域都得到了廣泛的應用。
[0006]光纖光柵的基本原理:光纖光柵是利用光纖材料的光敏性，在纖芯內形成空間相位光柵，其作用是在纖芯內形成一個窄帶的濾波器或反射器，利用這一特性可構成許多性能獨特的光纖無源器件。其光柵周期與折射率調制深度均為常數(shù)，光柵波矢方向與光纖軸線一致。光纖光柵的布拉格波長與它在的環(huán)境參數(shù)有密切關系，如溫度和應力對該波長影響較大，當光柵所處區(qū)域的溫度或者應力發(fā)生變化時，波長就發(fā)生相應的改變，通過對該變化情況監(jiān)測，可獲得傳感器安裝所在區(qū)域的應力和溫度。由于光柵對這兩個參數(shù)比較敏感，這樣通過單一的光柵波峰變化的監(jiān)測是無法區(qū)分溫度和應力兩個參量。這種交叉敏感影響著光柵在傳感器技術中的應用。
[0007]實際應用中為了消除溫度和應力的相互影響，許多研宄者已經(jīng)做了一些工作。我們提出一種做傳感器的方法，采用波分復用的技術，在同個傳感器中分布兩個布拉格光柵，兩光柵之間具有一定的波長差值，通過機械結構的設計消除兩者之間的影響，同時又能同時監(jiān)測到應變和溫度兩個參數(shù)。
[0008]P201320030990.4涉及一種螺栓，把應變片嵌入到螺栓中，螺栓可以完成連接和監(jiān)測應力這兩種功能。實際環(huán)境中，溫度的高低對該應力的大小也有一定的影響，而且應變片精度不高，從而降低了監(jiān)測的精度。

【發(fā)明內容】

[0009]針對上述情況，為克服現(xiàn)有技術之缺陷，本發(fā)明之目的就是提供一種光纖光柵應力、應變和溫度檢測螺栓。
[0010]本發(fā)明的技術方案是，包括螺栓，螺栓的一端沿其軸向開有監(jiān)測孔，監(jiān)測孔內固定有應力監(jiān)測光纖光柵的一端和溫度監(jiān)測光纖光柵的一端，所述應力監(jiān)測光纖光柵和溫度監(jiān)測光纖光柵的另一端均伸出到通孔外且兩者在監(jiān)測孔內呈兩點固定，應力監(jiān)測光纖光柵的中間部分固定在通孔呈拉直狀，溫度監(jiān)測光纖光柵呈彎曲狀。
[0011]本發(fā)明電絕緣性能好，抗電磁干擾能力強，非侵入性，高靈敏度，容易實現(xiàn)對被測試信號的遠距離監(jiān)控，耐腐蝕，防爆，光路有可撓曲性，便于與計算機聯(lián)接。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明應力螺栓裝配圖。
[0013]圖2為本發(fā)明應力螺栓加工主視圖。
[0014]圖3為圖2的右視圖。
[0015]圖4為本發(fā)明應力螺栓成品圖。
【具體實施方式】
[0016]以下結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細說明。
[0017]如圖1至圖4所示，本發(fā)明包括螺栓4，螺栓4的一端沿其軸向開有監(jiān)測孔19，監(jiān)測孔19內固定有應力監(jiān)測光纖光柵102的一端和溫度監(jiān)測光纖光柵101的一端，所述應力監(jiān)測光纖光柵102和溫度監(jiān)測光纖光柵101的另一端均伸出到監(jiān)測孔19外且兩者在監(jiān)測孔19內均呈兩點固定，應力監(jiān)測光纖光柵102的兩個固定點之間的部分呈拉直狀，溫度監(jiān)測光纖光柵101的兩個固定點之間呈彎曲狀。
[0018]所述應力監(jiān)測光纖光柵102和溫度監(jiān)測光纖光柵101分別在監(jiān)測孔19內靠近監(jiān)測孔19的端部處固定，構成兩點固定的結構。
[0019]所述應力監(jiān)測光纖光柵102的兩個固定點和溫度監(jiān)測光纖光柵101的兩個固定點上經(jīng)速干膠10固定。
[0020]所述監(jiān)測孔19為孔心與螺栓4的軸心相重合的通孔，所述應力監(jiān)測光纖光柵102和溫度監(jiān)測光纖光柵101的自由端分別置于監(jiān)測孔19相對的兩端外部。
[0021]所述螺栓4的軸向中部外緣上開設有與監(jiān)測孔19相連通的注膠孔16。
[0022]所述螺栓4兩端沿著螺栓軸向分別開有與監(jiān)測孔相通的注膠槽17，所述注膠槽17內注入有用來固定光纖光柵的速干膠10。
[0023]所述注膠槽17沿著螺栓4軸向向外的監(jiān)測孔19內開有螺紋槽18，所述螺紋槽18內旋擰有護線接頭3，所述護線接頭3自由端部上固定有柔性護線套2，光纖光柵經(jīng)護線接頭3和柔性護線套2內穿出，柔性護線套2用來保護光纖光柵。
[0024]所述監(jiān)測孔19的直徑為3_5mm。
[0025]所述螺栓4長度大于40mm。
[0026]根據(jù)所述注膠孔16的孔徑為3_，用以注入速干膠10固定光纖光柵。
[0027]設備由光纖光柵、護線套2、護線接頭3、螺栓4、彈簧墊圈5、平墊6、連接件7和8及固定螺母9組成。螺栓4內部加工有監(jiān)測孔19，布拉格光纖光柵嵌入到螺栓內部，且該光柵通過速干膠膠粘接與螺栓4內部，光纖一頭伸出到螺栓4外面，經(jīng)護線接頭3過度后有護線套2進行保護；
[0028]所述的光柵為布拉格光纖光柵，且為兩段，即應力監(jiān)測段和溫度監(jiān)測段，用來監(jiān)測連接應力和溫度；
[0029]所述的兩光柵區(qū)段具有一定的布拉格波長差值，采用波分復用技術，通過光解調儀解調光信號，將光信號轉換為電信號傳送給遠程的監(jiān)控主機的數(shù)據(jù)處理單元；所述的數(shù)據(jù)處理單元采集到布拉格波長的變化值Λ A1，將應力波長變化