[实用新型]光纤智能螺栓

说明书

本实用新型涉及光纤传感及结构健康监测技术领域，特别涉及一种光纤智能螺栓，包括光纤、连接部以及螺栓本体，所述连接部上开设有凹槽用于容纳光纤，位于槽中的光纤本体上设置有光学F‑P谐振腔，螺栓本体上开设有安装孔用于容纳连接部，安装孔的长度方向平行于螺栓本体的长度方向。设置连接部以后，光纤通过连接部与螺栓本体相连，这样螺栓本体上的安装孔尺寸就可以加工的大一点，大幅度就降低加工难度；另外，这里在光纤端头设置光学F‑P谐振腔来检测应力，其检测效果更佳、更精准。

技术领域

本实用新型涉及光纤传感及结构健康监测技术领域，特别涉及一种光纤智能螺栓。

背景技术

螺栓连接广泛应用于机械、化工、交通、电力、航空和土木等行业的各类设备和结构中，一方面用于连接可拆卸部件，另一方面用于传递零部件间的载荷，连接状态表现为轴向预紧。螺栓预紧力就是在拧螺栓过程中在拧紧力矩作用下的螺栓与被连接件之间产生的沿螺栓轴心线方向的预紧力，其预紧力的大小直接关系到整个设备或结构工作的可靠性和安全性。在不同的螺栓应用环境中，由于高温、高压、高频振动、载荷冲击等各种因素的影响，往往造成螺栓松动、疲劳和锈蚀而引起的断裂及过载等引起的事故，这些事故造成了很大的经济损失和人员伤亡，因此在结构的特定位置进行实时在线的工作状态健康结构监测很有必要。

智能螺栓是最近几年刚刚发展起来的新型螺栓型式，具有典型的结构功能一体化特征，其可通过外部安装或内部埋设传感器/存储器/ 微处理器芯片的方式用于智能化工业产品的生产、使用和维护等各个阶段。就目前而言，智能螺栓最具备两方面的智能功能，一是对温度、载荷、压力等环境因素的感知能力，即传感器功能，主要可应用于计量或结构健康监测领域；二是数据存储和身份识别能力，即数字标签功能，主要应用于生产装配和使用维护等领域。

光纤传感器具有质量轻、体积小、防爆、对电绝缘、抗电磁干扰、精度高、可靠性高、环境适应性好的优点，可在结构表面安装或者埋入结构体内部，对被测结构的影响小，测量的结果是结构参数更加真实的反应，适合用于反馈复杂工况环境下结构的变化。目前常见的光纤智能螺栓一般存在两个不足之处：其一，光纤传感器多为光纤光栅应力传感器，这种传感器对应力进行采集时不够精准；其二，光纤传感器的安装方式都是通过在螺栓上打孔后直接埋设在孔中，对螺栓杆稍长一点、硬度大一点的螺栓要想实现深细孔加工非常困难。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种光纤智能螺栓，加工方便且精确度高。

为实现以上目的，本实用新型采用的技术方案为：一种光纤智能螺栓，包括光纤、连接部以及螺栓本体，所述连接部上开设有凹槽用于容纳光纤，位于槽中的光纤本体上设置有光学F-P谐振腔，螺栓本体上开设有安装孔用于容纳连接部，安装孔的长度方向平行于螺栓本体的长度方向。

进一步地，所述光纤的端头套设有毛细管，毛细管内的光纤被截断为第一段纤体和第二段纤体，第一段纤体朝向第二段纤体一侧端面构成第一光学膜片，第二段纤体朝向第一段纤体一侧端面构成第二光学膜片，第一光学膜片、第二光学膜片以及第一段纤体和第二段纤体之间的空腔共同构成所述的光学F-P谐振腔。

进一步地，所述的连接部包括第一柱体和第二柱体，第一柱体和第二柱体彼此相对的侧面上分别开设有第一凹槽和第二凹槽，第一柱体和第二柱体贴合在一起时第一凹槽和第二凹槽共同构成容纳光纤的孔。

进一步地，所述的第一柱体和第二柱体均为半圆柱体，第一柱体和第二柱体贴合时构成的圆柱体外径等于安装孔的孔径。

进一步地，所述的第一柱体和第二柱体为方形，第一柱体和第二柱体贴合时构成立方体，安装孔的截面为方形用于容纳第一柱体和第二柱体。

进一步地，所述的安装孔开设在螺栓本体设置的螺帽一侧。

进一步地，所述的光纤、连接部以及螺栓本体通过胶水固定连接。