[发明专利]一种可更换高疲劳光纤光栅应变传感器

说明书

技术领域

本发明涉及结构安全监测技术领域，具体涉及一种可更换高疲劳光纤光栅应变传感器。

背景技术

变形是工程结构工作性态的直接表征形式，采取可靠措施监测工程结构变形对评价工程结构的健康状态、确保工程结构安全运营具有重要意义。光纤传感技术具有成本低、测试工作量与劳动强度小及易于实现自动化测试等优点，在工程结构应变、裂缝等变形测试中得到了广泛应用，特别是近年来迅速发展起来的光纤传感技术因具有敏感元件体积小、质量轻、对结构应力场影响小、抗电磁干扰、测试稳定、灵敏度高、耐久性好、便于实现分布式与实时在线测试以及集传感和数据传输于一体等独特优势，已成为重大工程结构最为理想的安全监测手段。

目前光纤应变传感器用于实际工程结构监测普遍存在布设困难、成活率低、使用年限短等致命缺点。现有封装技术的限制使得应变类传感器很难达到结构的设计寿命，而且由于传感器不易甚至不能更换，使得光纤传感器无法实现对结构的全寿命监测。

发明内容

本发明为了解决现有技术中传统光纤应变传感器的不可更换、难以维护的问题，本发明提供了一种可更换、易维护、即插即用的光纤应变传感器。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种可更换高疲劳光纤光栅应变传感器包括：中心传感件，在中心传感件输出端连接有光纤快速接口；锚固组件，包括尾部锚固筒、端部锚固筒以及锚头外锚固件，尾部锚固筒套设于中心传感件的尾部，端部锚固筒套设于中心传感件的端部，锚头外锚固件套设于中心传感件的中间区域；成对设置的两个传感器基座，设置于待测对象表面，用于固定中心传感件的两端，每个传感器基座上设有通孔，中心传感件从该通孔穿过；位置调节件，设置于中心传感件上，用于调整中心传感件的位置。

本发明一种可更换高疲劳光纤光栅应变传感器采用中心传感件与传感器基座分离的设计方式，在需要时可以方便地将中心传感件从固定于对象表面的传感器基座内取下。针对中心传感件数据输出部位设计了光纤快速接口，实现光纤传感器即插即用的功能，同时避免由于铠装线缆损坏导致传感器失效的问题出现。针对温度补偿问题，采用集成式设计，使得温度补偿更准确，免去另配温度传感器的麻烦同时降低安装成本。为延长中心传感件使用时间，提高耐久性，传感器采用独特封装工艺，使其结构具有更高的抗疲劳性能，经疲劳测试结果表明该传感器在量程内可承受超两百万次的拉伸。

在上述技术方案的基础上，还可做如下改进：

作为优选的方案，光纤快速接口通过固定顶丝与端部锚固筒固定连接。

采用上述优选的方案，安装效率高，且连接更牢固。

作为优选的方案，尾部锚固筒和端部锚固筒设置于两个传感器基座的外侧。

采用上述优选的方案，结构简单，保证本发明一种可更换高疲劳光纤光栅应变传感器的牢固度。

作为优选的方案，每个传感器基座包括：左基座、右基座以及用于连接左基座和右基座的连接紧固件，左基座和右基座拼接后形成通孔，中心传感件从该通孔穿过。

采用上述优选的方案，连接紧固件可选用紧固螺栓和/或紧固螺丝，安装便捷，且便于中心传感件进行更换。

作为优选的方案，在传感器基座上还设有多重紧固件，多重紧固件包括：平行设置的穿孔杆和连接杆以及设置于连接杆上的固定杆；穿孔杆依次穿过左基座和右基座上的连接通孔，固定杆的自由端伸入端部锚固筒和/或尾部锚固筒上的固定槽内，固定槽与固定杆的自由端相匹配。

采用上述优选的方案，操作便捷，安装效率高，且将传感器基座与端部锚固筒和/或尾部锚固筒连接起来，提高装置整体的牢固度，传感器的测试精度更高。

作为优选的方案，固定杆的自由端上设有一阶、两阶或两阶以上的台阶面。

采用上述优选的方案，连接更牢固。

作为优选的方案，锚头外锚固件的外壁与传感器基座内通孔接触连接。

采用上述优选的方案，保护中心传感件。

作为优选的方案，锚头外锚固件的外壁呈螺纹状，锚头外锚固件与通孔呈螺纹连接。

采用上述优选的方案，锚头外锚固件和通孔连接更牢固，防止两者出现相对滑动。

作为优选的方案，位置调节件为套设于连接套筒上的调节螺母。

采用上述优选的方案，结构简单，转动调节螺母调节中心传感件的左右位置并施加上适当的预张力。

作为优选的方案，在锚头外锚固件的外壁中间区域沿其周向设有一圈凹槽，在通孔的内壁上设有与锚头外锚固件外壁相匹配的一圈凸起。