[发明专利]一种量程可调的光纤光栅应变传感器及其制备和使用方法

说明书

一种量程可调的光纤光栅应变传感器及其制备和使用方法，包括刻有光栅的光纤、夹持杆、连接管、弹簧、支座固定件、传感器保护管、跳线保护管。光栅两端分别用胶粘剂粘贴在两个夹持杆上，两个夹持杆之间套上弹簧，两端分别用连接管旋进夹持杆压紧弹簧，对光纤预加预拉应力。两端连接管与两支座固定件相连，两支座固定件之间设有传感器保护管，外端设有跳线保护管。本发明通过改变光栅两端粘贴点之间的距离与两支座固定件之间的距离比值来调整光栅监测量程，此量程可调的光纤光栅应变传感器，可跟据被测对象需要定制量程，可调范围大，灵敏度高，线性度和重复性好，由于传感器结构刚度低，支座尽需微小的力即可固定，采用夹持或焊接均可，安装方便可靠、测量精确，耐久性高。可适用于桥梁、钢结构、混凝土结构等各类结构构件的应力应变测量。

技术领域

本发明涉及光纤光栅应变监测装置技术领域，具体涉及一种量程可调的光纤光栅应变传感器及其制备和使用方法。

背景技术

光纤光栅技术通过栅格反射波长和移动来感知外界物理量的微小变化。光纤光栅应变传感器通过光纤光栅技术来感应和测量被测结构的应变变化，其性能稳定，精度高，且为绝对的、准分布式数字测量，具有抗电磁干扰能力强、耐腐蚀、耐高温、抗疲劳、耐久性强等优点，特别适用于桥梁、钢结构、混凝土结构、岩土结构等各类结构构件的应力应变测量。

然而各类结构构件应变测量需求不同，光纤光栅应变传感器需扩大其监测量程以适应被测结构的大应变测量，或需增加其监测灵敏度以适应被结构的小应变测量。为扩大其监测量程，201510761374.X公开了一种耦合光纤光栅的大量程智能高强钢丝及其使用方法，利用预应力原理，在制作传感器时通过预拉被测构件钢丝对其凹槽内嵌的光纤光栅产生压应变，使得传感器在服役时利用被预压应变的恢复来监测构件的前期拉应变，从而扩大其监测量程。但此方法需对被测构件进行凹槽预拉处理，无法现场安装，应用范围受到限制；目前市场上其他主流的光纤光栅应变传感器是通过改变光栅测量段的刚度来扩大其监测量程或增加其监测灵敏度系数，但这个刚度改变是有限的，同时其刚度较大时，安装后的稳定性越难以满足。因此亟待有一种新的技术来解决现有技术存在的问题。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种量程可调的光纤光栅应变传感器及其制备和使用方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种量程可调的光纤光栅应变传感器，包括刻有光栅的光纤(1)、夹持杆(2)、连接管(3)、弹簧(4)、支座固定件(5)、传感器保护管(6)、跳线保护管(7)；

所述光纤(1)两端分别用胶粘剂粘贴在两个夹持杆(2)上，两夹持杆(2)之间套上弹簧(4)，弹簧(4)两端分别用两个连接管(3)旋进夹持杆(2)从而压紧弹簧(4)，对光纤(1)预加预拉应力；两连接管(3)背向弹簧(4)的外端分别与两支座固定件(5)相连，两支座固定件(5)之间设有传感器保护管(6)，两支座固定件(5)外端设有跳线保护管(7)。

进一步的，所述光纤(1)上刻有应变光栅(11)，所述应变光栅(11)长度范围内/不限于此范围内套有裸纤保护管(12)，两端有铠装跳线(13)；当所述传感器设有温度补偿时，所述光纤(1)上还另刻有温度光栅(14)。

进一步的，所述夹持杆(2)为304不锈钢圆形杆，直径4～8mm、长度不小于40mm，全长设有外螺纹(21)，纵向设置凹槽(22)；所述夹持杆(2)数量为两个。

进一步的，所述连接管(3)为304不锈钢圆管，整体长度25mm、壁厚3mm；全长设置有内螺纹(31)，与夹持杆(2)的外螺纹(21)配套；所述连接管(3)外侧端部设置有外螺纹(32)，外螺纹长5mm；所述连接管(3)内侧端部外径内收约1mm，内收长度3mm；所述连接管(3)数量为两个。