[实用新型]一种全钢化玻璃制造的光纤光栅锚索测力传感器

说明书

本实用新型公开了一种全钢化玻璃制造的光纤光栅锚索测力传感器，包括测力弹性体、包覆外壳、密封环、光纤、光纤光栅；测力弹性体为一个大圆环体结构，锚索从测力弹性体的大圆环中间空心处穿过；包覆外壳为一个圆形包覆外壳，固定在测力弹性体的外部；密封环为一个圆环体结构，用于填补包覆外壳下方的空缺；光纤布置于测力弹性体和包覆外壳之间，包括若干根，沿圆周方向均匀分布并沿平行于中心轴线的方向布置；每根光纤上均固定有光纤光栅，光纤光栅位于测力弹性体轴向的中间位置。本实用新型实现了传感器所有零部件的全钢化玻璃制造，克服了目前测力传感器质量差、耐腐蚀能力弱、精度低、密封性差以及金属材料弹性模量大等缺陷。

技术领域

本实用新型属于光电子封装与光纤光栅传感技术领域，具体涉及一种全钢化玻璃制造的光纤光栅锚索测力传感器。

背景技术

桥梁(bridge)指的是为道路跨越天然或人工障碍物而修建的建筑物，它架设在江河湖海上，使车辆行人等能顺利通行。桥梁一般由上部结构、下部结构和附属构造物组成，上部结构主要指桥跨结构和支座系统；下部结构包括桥台、桥墩和基础；附属构造物则指桥头搭板、锥形护坡、护岸、导流工程等。桥梁按照结构体系划分，有梁式桥、拱桥、刚架桥、悬索承重(悬索桥、斜拉桥)四种基本体系。

缆索承重桥(斜拉桥和悬索桥)是建造跨度非常大的桥梁最好的设计。道路或铁路桥面靠钢缆吊在半空，缆索悬挂在桥塔之间。斜拉桥已建成的主跨可达890m，悬索桥可达1991m。

桥体在使用过程中，由于桥体构件的制作方式、外部的结构与车辆荷载、使用环境、以及突发的自然灾害等因素使得桥体存在不同程度的损伤与老化、不可避免的造成桥体构件的损伤累积与材料抗力衰减，使得整体结构低于设计使用年限造成桥体的提前破坏，甚至导致突发事件的发生，带来严重的经济损失。因此为保证结构核心正常受力与整体结构的使用，研制一种对结构(构件)能够进行应力、应变等指标进行实时监测的传感技术，在当今的桥梁安全保障中尤为重要。大跨度斜拉桥、悬索桥以及拱桥的拉索是桥梁体系的关键受力构件，往往因为腐蚀、风振以及车辆通行等造成局部疲劳，导致拉索的使用寿命缩短甚至断裂，严重的会导致桥梁垮塌。因此，长期监测锚索的变化情况，对保证桥梁的运营安全具有重要意义。

现有技术中存在的主要问题包括：

目前锚索测力传感器技术，存在如下问题：(1)传感器多采用金属合金材料，当被测索力较小时，由于金属材料弹性模量大，造成金属膜片的形变量较小，导致传感器测力精度低。(2)传感器装配过程中，难免存在间隙，密封性较差，内部的光纤光栅等敏感元件容易被外界物质污染而损坏。(3)传感器使用的金属基体材料耐腐蚀能力较差，在长期的户外锚索力监测过程中，容易被腐蚀，从而影响性能。

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全钢化玻璃制造的光纤光栅锚索测力传感器，实现了传感器所有零部件的全钢化玻璃制造，克服了目前测力传感器质量差、耐腐蚀能力弱、精度低、密封性差以及金属材料弹性模量大等缺陷。

为此，本实用新型采用了以下技术方案：

一种全钢化玻璃制造的光纤光栅锚索测力传感器，包括测力弹性体、包覆外壳、密封环、光纤、光纤光栅；所述测力弹性体为一个大圆环体结构，锚索从测力弹性体的大圆环中间空心处穿过；所述包覆外壳为一个圆形包覆外壳，固定在测力弹性体的外部；所述密封环为一个圆环体结构，用于填补包覆外壳下方的空缺；所述光纤布置于测力弹性体和包覆外壳之间，包括若干根，沿圆周方向均匀分布并沿平行于中心轴线的方向布置；每根光纤上均固定有光纤光栅，光纤光栅位于测力弹性体轴向的中间位置。

优选地，所述测力弹性体的大圆环体外围上下对称分布着两个圆环凸起，分别是上圆环凸起和下圆环凸起；所述包覆外壳的内部设有一个内凸起，所述内凸起与上圆环凸起的上端接触；所述光纤的两端分别固定在上圆环凸起和下圆环凸起上，所述光纤光栅位于上圆环凸起和下圆环凸起之间的光纤上。