[发明专利]混凝土结构埋入式光纤应变传感头

说明书

                     技术领域

本实用新型属于土木工程领域以及光纤传感技术领域，具体涉及一种混凝土结构埋入式光纤应变传感头。

                     背景技术

混凝土结构埋入式光纤应变传感器是用以替代传统电阻应变片，监测大型桥梁、大坝、公路、隧道、高层建筑等混凝土结构关键部位受力状况的一种新型应变传感器。但由于裸光纤传感器过于纤细，埋入混凝土结构时极易在混凝土施工过程中损坏，因此这类传感器在实际应用时，必须采用特殊的保护措施。大多数情形都是采用图1所示的哑铃状结构，即将裸光纤传感器固定在带有法兰盘的硬质(一般为金属)保护座内构成混凝土结构埋入式光纤应变传感头。但在实际使用中，这种传感头存在下列问题。

1)、不符合混凝土应变测量的刚度匹配原则：由于金属保护座的刚度远大于混凝土的刚度，这样的传感头埋入混凝土结构后将成为混凝土内直接承受结构内力的骨架，影响混凝土内部应力分布，因此其测量结果将难以反映混凝土结构内部真实受力产生的应变。

2)、会产生附加横向应变。光纤应变传感器只是用于测量沿其轴向的应变，因此在混凝土结构施工过程中将其埋入混凝土结构时，必须按指定方向、用钢丝或其他辅助方式捆扎固定在结构内指定位置处，以免在混凝土浇注、振捣施工过程中传感头被挤压移位，偏离预设的关键部位。但捆扎之后，一般都会在捆扎处产生应力集中、从而使传感头产生横向弯曲应变；另外金属保护座的周边直接与混凝土接触，使混凝土不仅对传感头产生轴向应力，还可能产生横向挤压力，这些横向挤压力与捆扎产生的弯曲共同作用，将对传感器的轴向应变测量结果产生极大的负面影响。

本实用新型的目的在于针对现有混凝土结构埋入式光纤应变传感头存在的上述缺陷，提出一种既能消除混凝土结构对传感头产生的横向挤压与弯曲力、使之完全符合传感器只承受纯径向应变的要求，又符合混凝土应变测量的刚度匹配原则，还能适应于所有不同种类的裸光纤应变传感器的混凝土结构埋入式光纤应变传感头。

                    发明内容

本传感头包括原有的混凝土结构埋入式光纤应变传感头结构，即包括有固定在两端带法兰盘的硬质保护座内的裸光纤应变传感器及其引出光纤。在原有结构基础上，本技术的关键在于：在原有光纤应变传感头的金属保护座之外再套有隔离套管，并在隔离套管与两法兰盘之间或隔离套管中部接有弹性密封连接段。

本专利具有如下主要优点：1)、由于采用了隔离套管，因而能隔绝混凝土中的各种横向作用力对传感头的影响。2)、由于在隔离套管上设置了弹性密封连接段，因而隔离套管不影响传感头的受力状况。3)、由于隔离套管的尺寸远大于金属保护座的断面尺寸，因而能保证混凝土结构应变测量对传感器的刚度匹配要求。

                 附图说明

图1为现有的混凝土结构埋入式光纤应变传感器结构图；

图2是本实用新型的结构图。

               具体实现方式

参见附图2，本传感头由裸光纤传感器1、金属保护座2及其法兰盘3、隔离套管5和弹性密封连接段6构成。裸光纤传感器1置于金属保护座2内并引出连接尾纤4，在保护座2之外套有一个内径远大于其断面尺寸的隔离套管5，隔离套管5通过两段弹性密封连接件(可以用波纹管)6连接于两砝兰盘3之间。混凝土结构应变测量对传感器的刚度匹配要求。

虽然在本实施例中裸光纤应变传感器1是法珀应变传感器、保护座2是条形金属结构、弹性密封连接段6是安装在隔离套管两端；但若将其中的裸光纤法珀应变传感器改用光纤布拉格光栅、光纤马赫—曾德尔干涉仪或其它种类的裸光纤传感器、将条形金属保护座改用柱型或管型等其它结构形式及材料的保护座、将弹性密封连接段改变位置安装在隔离套管5的中部，都仍然能够保证本专利的效果，而不会改变本专利及本权利要求书的实质及应用范围。