[发明专利]一种用于船舶结构应力监测的短基传感器及其使用方法

说明书

本发明公开了一种用于船舶结构应力监测的短基传感器及其使用方法。主要包括：连接装置、固定装置、密封装置以及应力敏感元件；光纤两端粘贴于承载块上，并通过固定螺丝孔固定于能够活动的连接管内，最终船体结构的应力变化将通过光纤光栅波长的变化反映在解调仪上。传感器针对船舶复杂的船体结构所设计，能安装于狭小的空间及部位，测量船体结构的应力变化。同时针对海洋恶劣的自然环境，传感器设计成整体水密的结构，无需额外的水密外壳，提高了传感器在海洋船舶运输过程中的密封性、可靠性与稳定性。

技术领域

本发明是一种应用于船体局部强度测量的应力传感器，属于光纤光栅传感技术领域，涉及海洋船舶的灾害预防与监控。

背景技术

在各式各样的运输工具中，船舶具备装载量大且费用低廉的优势。然而面对海洋这样复杂恶劣的自然环境，船舶通常会受到各种载荷和因素的影响与侵蚀，造成船体结构的损伤和破坏，进而引发各种严重事故。在瞬息万变的海洋环境中，仅凭个人对于船体情况的判断是不可靠的，因此对船体结构进行实时健康监测是非常必要的。

由于光纤光栅对于被测信息采用波长编码，而波长是一种绝对参量，不受光源波动以及光纤弯曲等因素的影响，因此光纤光栅传感器具有很好的可靠性与稳定性；光纤光栅传感器体积小、抗电磁干扰能力强、易于组建传感网络；同时光纤本身耐腐蚀，化学性能稳定，适宜应用于海洋这样恶劣的自然条件下。

光纤光栅短基应力传感器系统是在船体结构中设置应力传感器，以此实现对于船体强度变化的实时自动化监测。该系统能够提供真实可靠的船体数据，使船舶管理人员能够及时针对船舶情况做出预警与处置，保障船上人员的生命安全以及财产安全。

发明内容

针对目前船用光纤光栅应力传感器所存在的不足之处，本发明的目的是提供一种用于船舶结构应力监测的短基传感器，实现对于船体结构局部强度的实时监测。

本发明为了实现上述目的，采用如下技术方案：

本发明公开的一种用于船舶结构应力监测的短基传感器，其特征在于所述的传感器系统包括：连接装置、固定装置、密封装置以及应力敏感元件。

其中所述的连接装置由连接管3、上保护管5、下保护管6、光纤粘贴承载块7组成。两端各有一个连接管3，其内放置着一个光纤粘贴承载块7，两个连接管3由保护管相连，保护管由上保护管5与下保护管6通过螺丝孔固定连接起来，保护管的连接部分均采用水密槽密封方式，水密槽中塞入橡胶材质的密封圈，保证连接处的水密性。

固定装置由传感器固定块2和粘贴块固定螺丝孔8组成。其中粘贴块固定螺丝孔8各位于两侧的连接管3上，螺丝通过该螺丝孔固定住位于连接管3内的光纤粘贴承载块7。

其中所述的密封装置包括光纤防水航插连接板1、密封板4、光纤防水航插口11以及航插固定孔12。左侧的光纤防水航插连接板1是为了连接光纤防水航插所设计，航插由航插口11接入，并通过航插固定孔12由螺丝所固定；密封板4完全密封住传感器的右侧，使传感器保持水密性。

应力敏感元件由单根光纤光栅9以及温度补偿光栅10所构成。光纤光栅的两端粘贴于承载块7上，并通过防水航插连接至传输光缆，最终船体结构的应力变化将以光纤光栅的波长变化的形式在解调仪上显示出来；温度补偿光栅10粘贴在一侧的连接管3内侧，不受应力作用而只受温度影响，通过补偿算法即可进行温度补偿，消除温度对于应力测量的影响。

本发明所述的用于船舶结构应力监测的短基传感器，其特征在于：该传感器结构小巧，能够通过固定螺丝孔安装于狭小的空间内，用以船体某些复杂不易监测部位的应力变化测量。

本发明所述的用于船舶结构应力监测的短基传感器，其特征在于：该传感器规格良好，不仅可以用于船舶结构的应力监测，同时也可以适用于其它类型的复杂机械结构以及建筑物，监测局部位置的应力强度变化。