[发明专利]考虑数据衔接的可更换应变传感器

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种土木工程技术领域的传感器，具体涉及一种考虑数据衔接的可更换应变传感器。 

背景技术

应变传感器在钢筋混凝土结构中获得了广泛的应用，但目前最先进的光纤应变传感器的稳定性和可靠性仅能维持十五年左右，远远达不到结构本身几十年甚至上百年的使用寿命。因此在结构监测的过程中，必须要对传感器进行更换。 

经对现有技术文献的检索发现，中国专利，申请号：200710041483.X，专利名称：“可更换的埋入式光纤应变传感器”，公开了一种可更换的埋入式光纤应变传感器，其结构包括套管和应变传感装置。应变传感装置置于空心的套管内，具体包括不锈钢片、光纤光栅、传输光纤。其中，不锈钢片紧贴于套管外表面，光纤光栅的上端与传输光纤的一端相连，光纤光栅的基底端经孔洞与套管外的不锈钢片相固结，传输光纤的另一端伸出套管外。该发明可以在应变传感装置老化之后对其进行更换，而且同时适用于结构内的混凝土和钢筋。但其缺陷是：只注重解决了传感器的更换问题，而没有考虑到监测数据的衔接问题，新旧传感器所测得的数据不能进行有效衔接，从而影响新传感器作用的发挥。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种考虑数据衔接的可更换应变传感器。本发明可以在对应变传感器进行更换的同时，使得新旧传感器的数据可以实现衔接，从而不影响长期监测的效果。 

本发明是通过以下技术方案实现的，本传感器包括两个套管、两套应变传感装置。两个套管紧邻布置，内部各有一套应变传感装置。 

所述的套管，为空心管状，横截面为矩形，一端封闭，另一端为开口，开口端设有活性封口，封闭端附近的一侧表面上开设有孔洞。 

所述的应变传感装置包括：不锈钢片、光纤光栅、传输光纤；不锈钢片紧贴于套管外表面，光纤光栅的上端与传输光纤的一端相连，光纤光栅的基底端经孔洞与套管外的不锈钢片相固结，传输光纤的另一端伸出套管外。 

所述的不锈钢片，位于套管的外表面，紧贴套管的孔洞，且面积大于孔洞的面积。不锈钢片，作为光纤光栅的基底，用来直接接触被监测的目标（混凝土或者钢筋），感应其应变。两套应变传感装置的不锈钢片尽量紧邻布置。 

所述的光纤光栅的基底端经孔洞与套管外的不锈钢片相固结，是指：于孔洞处通过环氧树脂与套管外的不锈钢片相固结。光纤光栅置于套管内，于孔洞处通过环氧树脂与套管外的不锈钢片相固结，用来感应不锈钢片传来的外部应变。 

所述的传输光纤，一端置于套管内，连接光纤光栅，另一端位于套管外，将信号传输给外部的光信号解调装置。 

本发明为实现应变监测数据衔接的工作机理是，首先，按以上说明将各部件封装成两个应变传感器。在浇筑混凝土之前，将其紧邻地埋入结构内，使两个不锈钢片紧邻地布置在待测应变的位置。不锈钢片与待测位置的协同工作性将使其能感应到待测位置处发生的应变，然后将其传递给自身上所固结的光纤光栅，引起光纤光栅内部传感信号的变化，这一变化通过传输光纤传递到外部的光信号解调装置，进行分析后可得到应变的信息。这样就实现了对待测位置处的应变监测。两个不锈钢片能传递出两个应变信息，由于两个钢片紧邻布置，可认为它们传递的都是测点处的应变信息，可将两个数据取平均值作为测点处应变的代表值。当用于应变传感的光纤光栅及传输光纤发生老化之后，可先打开一个套管上端的活性封口，向套管内注入环氧树脂的溶剂（最常用的是丙酮），浸泡一段时间后可溶解光纤光栅与不锈钢片之间的环氧树脂，使光纤光栅脱落，然后将其与传输光纤一起从套管内拉出；注入丙酮用以清洗套管内部，待丙酮自然挥发后将新的光纤光栅与新传输光纤连接好，在光栅的基底面涂抹好环氧树脂，然后将其伸入套管，到达不锈钢片的位置。将细杆伸入套管，给光纤光栅施加作用，使其贴向不锈钢片，环氧树脂的作用将使其和不锈钢片粘结在一起；然后用活性封口将该套管的开口端封闭即可。这时，新传感装置已经正常工作，然后再打开另一个套管上端的活性封口，按同样的步骤进行应变传感装置的更换。 

这样，两个传感装置就有一个起始工作时间差，可利用这段时间内的数据来对两个新装置的数据进行重新标定，从而实现监测数据的无缝衔接。具体方式如下：第一个新装置开始工作时，还有一个旧装置在工作，它的起始应变可标定为这个旧装置当时的应变值，然后它就可以认为进入了有效工作状态。然后当这个旧装置就更新为新装置时，新装置的起始应变可标定为第一个新装置当时的应变值，这样，第二个新装置也可以认为进入了有效工作状态。然后，两个新装置可以同时提供两个有效应变数据，同样取平均值作为测点处的应变代表值，应变数据获得了有效的无缝衔接。