[发明专利]一种监测早龄期面板翘曲行为的光纤位移传感器

权利要求书

1.一种监测早龄期面板翘曲行为的光纤位移传感器，其特征在于：所述传感器包括置于金属管内的弹性棒；所述弹性棒表面开有光纤缠绕槽；所述光纤缠绕槽内设有紧贴于弹性棒表面的光纤；所述光纤尾端设有未与弹性棒表面接触的自由端FBG₂；所述自由端FBG₂处设有用于温度补偿的第一光栅区域；光纤缠绕槽内的光纤中段FBG₁处设有第二光栅区域；所述第一光栅区域、第二光栅区域的中心波长不同。

2.根据权利要求1所述的一种监测早龄期面板翘曲行为的光纤位移传感器，其特征在于：所述光纤为单模光纤。

3.根据权利要求1所述的一种监测早龄期面板翘曲行为的光纤位移传感器，其特征在于：所述第一光栅区域、第二光栅区域的长度为10mm；所述传感器精度控制在0.01mm以下，量程≥1mm。

4.根据权利要求1所述的一种监测早龄期面板翘曲行为的光纤位移传感器，其特征在于：所述弹性棒为橡胶棒；所述金属管为不锈钢管；不锈钢管的一端处设有用于引出自由端FBG₂的尾纤孔。

5.根据权利要求4所述的一种监测早龄期面板翘曲行为的光纤位移传感器，其特征在于：所述不锈钢管两端以不锈钢片遮蔽；所述橡胶棒的两端与不锈钢管两端的不锈钢片接触。

6.根据权利要求5所述的一种监测早龄期面板翘曲行为的光纤位移传感器，其特征在于：所述不锈钢管两端的不锈钢片对橡胶棒施以压力并形成预应力。

7.根据权利要求5所述的一种监测早龄期面板翘曲行为的光纤位移传感器，其特征在于：所述传感器埋设于路面板的面层、基层，并根据需要监测的力学行为和信息组成基于物联网技术的路基路面传感监测网，所述路基路面传感监测网用于对路面板的物理状态、力学响应、结构变形指标进行观测。

8.根据权利要求7所述的一种监测早龄期面板翘曲行为的光纤位移传感器，其特征在于：所述光纤位移传感器与实时采集装置相连；所述实时采集装置经所述光纤位移传感器采集路面板、路基的监测数据并以无线传输设备把数据上传至远端处理机构处。

9.根据权利要求5所述的一种监测早龄期面板翘曲行为的光纤位移传感器，其特征在于：所述光纤位移传感器的制备包括以下步骤；

步骤S1：将橡胶棒两端进行打磨处理，使两端端面水平、光滑；

步骤S2：将橡胶棒进行平滑刻槽处理，以防止光纤在槽内错动；

随后将光纤缠绕于槽内；使光纤尽量紧贴橡胶棒表面；

步骤S3：将缠绕好的光纤固定好，分别在光纤靠近橡胶棒两侧的端头与光栅区域两端均匀涂上调配好的胶粘剂，等待其固化；

步骤S4：取1个不锈钢片，在圆片中心均匀涂抹胶粘剂；

待其固化一部分后，将橡胶棒置于胶粘剂中心，待胶粘剂全部固化完成，本步骤中需要保证橡胶棒与不锈钢片的垂直；

步骤S5：将橡胶棒穿过一端已开好半圆形的尾纤孔的不锈钢管，保持钢管中轴与橡胶棒中轴重合，并用胶粘剂把不锈钢片固定于不锈钢管管口处；本步骤需要保护光纤在橡胶棒外作为温度补偿的第一光栅区域，并防止自由端FBG₂光纤沾到胶粘剂影响补偿精度；

步骤S6：把光纤尾端从尾纤孔牵出，用塑料管及绝缘胶带密封好，保持伸出的光纤尾端处于自由、不受力的状态，避免被胶粘剂固定住；

步骤S7：取另一个不锈钢片，按照步骤S4的方法完成不锈钢钢管另一端的不锈钢片安装，同时确保安装该不锈钢片后的橡胶棒比不锈钢管略长；

步骤S8：对超出不锈钢管的橡胶棒这一端施加预应力，加载时注意使橡胶棒受力均匀，并保持橡胶棒与钢片垂直；待此端的不锈钢片触及不锈钢管端部后，用胶粘剂将该不锈钢片固定于不锈钢管管端处。