[发明专利]一种附着式拉索索力监测装置

摘要

提供一种附着式拉索索力监测装置，通过在既有结构拉索上一定标距位置安装可靠的复合半刚性接触抱合式机械变形传递器，并通过复合半刚性接触抱合式机械变形传递器，将温度自补偿光纤光栅精密应变传感器附着于拉索表面，测量标距范围内拉索由于所受拉力变化引起的轴向应变；拉索的轴向应变经光纤光栅精密应变传感器转换为光信号，并通过光缆传输至采集解调终端进行解调；测试软件结合应变测量数据、拉索截面几何参数和拉索材料力学性能参数自动解算出相应索力变化值，进而实现拉索索力的自动化实时动态监测。

主权项

一种附着式拉索索力监测装置，主要由抱合式变形传递器(a)、刚性定位杆(b)、复合半刚性接触装置(c)、温度自补偿光纤光栅应变传感器(d)、防护罩(e)、传输光缆(f)及光纤光栅解调仪(g)组成，其特征是：抱合式变形传递器(a)由两组共4块半环状高强度合金钢基体构成，基体上设置与所监测目标拉索截面形状尺寸相匹配孔壁刻矩形槽的夹持孔、光纤光栅应变传感器定位安装孔、基体水平定位齿以及紧固螺栓孔，以便将测量标距上的钢索轴向变形准确传递到应变传感器上；刚性定位杆(b)采用高碳钢制造，与光纤光栅应变传感器(d)尺寸相同，共用光纤光栅应变传感器定位安装孔，可拆卸重复使用，以便变形传递器半环基体拼装定位的准确；复合半刚性接触装置(c)设置于变形传递器夹持孔壁与目标拉索外表面之间，同时保护拉索表面、减小拉索颈缩和松弛滑移以及提高定位器与拉索连接强度，复合半刚性接触装置(c)的复合半刚性连接包括一层半刚性金属垫片和两层高强度金属粘接剂；温度自补偿光纤光栅应变传感器(d)安装于变形传递器基体上的光纤光栅应变传感器定位安装孔，并通过螺栓、精细焊接工艺与之牢固连接；在目标拉索两侧对称位置各设置一支温度自补偿型光纤光栅应变传感器(d)，通过平均处理消除拉索局部弯曲和截面索股受力不均造成的测量误差，同时两支温度自补偿型光纤光栅应变传感器(d)测试数据对照实现传感器故障自诊断；防护罩(e)采用防水耐候材料制造，安装于装置外围，形成全封闭体系，对装置内部结构和传感器进行保护，以抵御环境侵蚀和偶然机械破坏；传输光缆(f)是传感器之间以及传感器与解调仪之间的信号传输媒介，采用通用单模单芯户外铠装光缆，实现激励和传感光信号的可靠传输；光纤光栅解调仪(g)是发射激励光信号并接收和解调传感器反馈光信号的终端设备；本装置在通用光纤光栅解调仪基础上对其进行二次开发，使其具有自动实时地将波长信号解算为拉索索力变化值，并对其进行存储和分析的功能。