[实用新型]一种螺栓应力的光纤光栅监测装置

说明书

本实用新型公开了一种螺栓应力的光纤光栅监测装置，包括螺栓、第一光纤光栅和第二光纤光栅；所述螺栓包括六方螺帽、圆柱体部分、螺纹部分，所述圆柱体部分的表面沿平行于螺栓的轴向设有微凹槽，并在微凹槽径向距离最近的六方螺帽的外表面上设置有出纤孔，出纤孔与微凹槽贯通，形成出纤口；所述第一光纤光栅和第二光纤光栅位于同一根光纤上，两个光纤光栅均布置在微凹槽内；所述第一光纤光栅粘贴固定在微凹槽的底面，用于应力监测；所述第二光纤光栅自由悬空，用于温度补偿；第二光纤光栅的尾纤沿微凹槽引至六方螺帽外表面上的出纤孔后引出。本实用新型结构简单、制作方便，且可通过设置不同数量的光纤光栅，监测螺栓应力的偏心分布情况。

技术领域

本实用新型属于检测技术领域，涉及到土木工程及机械工程中的螺栓应力监测，具体涉及一种螺栓应力的光纤光栅监测装置。

背景技术

重大土木工程及机械装备中的螺栓连接的有效性非常重要，螺栓工作时的应力状态能够反映出它们是否处于正常的工作情况，为此关于螺栓应力状态的监测技术越来越受到人们的重视。

传统的电磁信号类传感检测技术，如压电材料、电阻应变片等，由于其信号为弱电，易受工程现场恶劣的环境干扰，且信号引线多，引线长度受限制严重。而光纤光栅作为一种新的检测元件，具备抗电磁干扰、无零漂、耐腐蚀等优势，基于光纤光栅的螺栓应力监测技术发展迅速。申请号为“201710518882.4”的中国发明专利公开了一种基于光纤光栅用于监测螺栓松动的智能垫片装置，将光纤光栅布置在螺栓垫片中，当螺栓松动时垫片上压力减小而导致光纤光栅波长变化，但该申请中光纤光栅是通过垫片间接反映螺栓应力状态，存在一定误差。申请号为“201720607339.7”的中国实用新型专利公开了一种具有松动监测能力的光纤智能螺栓，采用了三支光纤光栅，其中一支位于螺栓轴向微孔中，测量应力，其它两个光纤光栅测量加速度，监测中需要根据这两个光纤光栅的振动加速度情况来分析，较为复杂。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种螺栓应力的光纤光栅监测装置，结构简单、制作方便，且可通过设置不同数量的光纤光栅，监测螺栓应力的偏心分布情况。

为此，本实用新型采用了以下技术方案：

一种螺栓应力的光纤光栅监测装置，包括螺栓、第一光纤光栅和第二光纤光栅；所述螺栓包括六方螺帽、圆柱体部分、螺纹部分，所述圆柱体部分的表面沿平行于螺栓的轴向设有微凹槽，并在微凹槽径向距离最近的六方螺帽的外表面上设置有出纤孔，出纤孔与微凹槽贯通，形成出纤口；所述第一光纤光栅和第二光纤光栅位于同一根光纤上，两个光纤光栅均布置在微凹槽内；所述第一光纤光栅粘贴固定在微凹槽的底面，用于应力监测；所述第二光纤光栅自由悬空，用于温度补偿；第二光纤光栅的尾纤沿微凹槽引至六方螺帽外表面上的出纤孔后引出。

优选地，所述圆柱体部分的表面设有多个微凹槽，每个微凹槽内均布置有第一光纤光栅和第二光纤光栅，分别用于测量不同方位的应力分布情况。

优选地，所述微凹槽沿圆柱体部分的轴向设置，数量为多个，并沿圆柱体部分的周向均匀间隔分布。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)结构简单，制作方便。

(2)光纤光栅测量信号不受环境电磁干扰，易于实现长期实时监测。

(3)设计灵活，可以通过设置不同数量的光纤光栅，监测螺栓应力的偏心分布情况，全面了解螺栓应力状态。

附图说明

图1是本实用新型所提供的一种螺栓应力的光纤光栅监测装置的结构示意图。

图2是螺栓结构的轴测图。

图3是沿周向等间隔布置三个微凹槽时的螺栓结构的透视图。