專利名稱：智能型纜索光纖光柵應變傳感器的制作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種可適用于斜拉橋、懸索橋、拱橋等纜索承重結構的內置纜索光纖光柵應變傳感器。
背景技術：
纜索體系是現代大跨度斜拉橋、懸索橋等橋梁結構的核心承重構件。大跨徑橋梁結構的自重和橋上動載，絕大部分是通過纜索系統傳遞到塔柱上，纜索的工作狀態是直接反映橋梁是否處于安全狀態的重要標志之一。但由于構造設計、環境腐蝕、疲勞積累等原因，纜索在服役期間難免出現不同程度的損傷和劣化，評價橋梁拉索系統的受力狀態，可為橋梁纜索的使用以及安全性提供決策依據。目前對纜索的索力普遍采用的是體外監的方式，若能將傳感器有機地集成到纜索內部，使其從一個單純承力的纜索上升為具有自動感知能力的智能纜索，同時也實現兼顧纜索的整體受力與局部絲受力監測的可能，將更有利于人們掌握纜索自身以及全橋的結構安全與運營狀態，及時發現事故先兆、防止突發性事故發生。
光纖光柵是一種性能優良的敏感元件，可通過布拉格反射波長的移動來感應外界微小應變變化而實現對結構應力在線監測。它具有不怕惡劣環境、不受環境噪聲干擾、抗電磁干擾、集傳感與傳輸于一體、構造簡單、使用方便、測量精度高等特點。
但是未經特殊處理的光纖光柵很脆弱，直接布置于纜索中，容易被破壞。將光纖光柵與纜索相結合，涉及到如何將光纖光柵以何種封裝形式進行封裝，提高光纖光柵傳感器及光纖在纜索制造及應用過程中的存活率；如何保證光纖光柵能夠穩定地工作在纜索的大應力狀態下。
發明內容
本發明的目的在于克服上述不足，提供一種能提高光纖光柵傳感器及光纖在纜索制造及應用過程中的存活率、確保光纖光柵能夠穩定地工作在纜索的大應力狀態下的智能型纜索光纖光柵應變傳感器。
本發明的目的是這樣實現的一種智能型纜索光纖光柵應變傳感器，包括光纖光柵、第一鋼管、第二鋼管、保護鋼管以及支座，所述保護鋼管有一件，第一鋼管、支座和第二鋼管均有二件，二件第一鋼管、二件支座和二件第二鋼管左右對稱布置于所述保護鋼管的左右兩邊，其中第二鋼管的直徑＜第一鋼管的直徑＜保護鋼管的直徑，所述第二鋼管中間軸向開槽，支座上部區域穿孔，第一鋼管中間穿過所述支座上部區域穿孔連接在支座上，保護鋼管的兩端分別套裝在所述二件第一鋼管的一端，第一鋼管的另一端套裝在所述第二鋼管的一端，光纖光柵穿過第二鋼管、第一鋼管和保護鋼管，光柵柵區在保護鋼管中心位置，光纖光柵兩端用膠固定在所述二件第二鋼管的槽內，第二鋼管開槽處外套熱縮套，所述光纖光柵兩端尾纖由所述二件第二鋼管的另一端引出。
本發明的有益效果是 本發明通過該傳感器與纜索內部鋼絲的有效連接，能提高光纖光柵傳感器及光纖在纜索制造及應用過程中的存活率，確保光纖光柵能夠穩定地工作在纜索的大應力狀態下，使光纖光柵經受住纜索的制作工序不被破壞。保證傳感器能夠長期穩定地工作在大應力狀態下。使光纖光柵的波長變化能夠如實地反映纜索內部的鋼絲受力情況，進而有效地監測纜索的整體受力情況。
圖1為本發明智能型纜索光纖光柵應變傳感器結構示意圖。
圖2為本發明的第二鋼管示意圖。
圖3為本發明的支座零件圖。
圖4為圖3的A-A剖示圖。
圖5為本發明智能型纜索光纖光柵應變傳感器與纜索的鋼絲連接示意圖。
圖中附圖標記 光纖光柵1、第二鋼管2、第一鋼管3、支座4、熱縮套5、保護鋼管6、鋼絲7。
具體實施例方式 參見圖1，圖1為本發明智能型纜索光纖光柵應變傳感器結構示意圖。由圖1可以看出，本發明涉及的智能型纜索光纖光柵應變傳感器，包括光纖光柵1、第二鋼管2、第一鋼管3、直徑略粗的保護鋼管6以及用于與纜索用鋼絲連接的支座4，所述保護鋼管6有一件，第一鋼管3、支座4和第二鋼管2均有二件，二件第一鋼管3、二件支座4和二件第二鋼管2左右對稱布置于所述保護鋼管6的左右兩邊，其中第二鋼管2的直徑＜第一鋼管3的直徑＜保護鋼管6的直徑，所述第二鋼管2中間軸向開槽，如圖2。將支座4上部區域穿孔，如圖3和圖4，將一定標距的第一鋼管3中間穿過所述支座4上部區域穿孔連接在支座4上，所述第一鋼管3中間徑向切開分成兩件，切割的目的是將力直接傳遞到光纖光柵上，即直接拉光纖光柵，避免了第一鋼管3直接承受大應變。將直徑略大、長度合適的保護鋼管6的兩端分別套裝在所述二件第一鋼管3的一端，第一鋼管3的另一端套裝在所述第二鋼管2的一端，將光纖光柵1穿過第一鋼管3、第二鋼管2和保護鋼管6，光柵柵區在保護鋼管6中心位置，將光纖光柵1兩端用膠固定在所述二件第二鋼管2的槽內，第二鋼管2外套熱縮套5保護開槽部位，所述光纖光柵1兩端尾纖由所述二件第二鋼管2的另一端引出。
通過光纖光柵應變傳感器的支座設計與纜索內連接筒部位的鋼絲7進行有效的連接，如圖5所示，纜索內鋼絲的受力將有效地傳遞到光纖光柵上，通過實時監測光纖光柵中心波長的變化從而監測鋼絲的受力情況。通過纜索內鋼絲上合適的光纖光柵傳感器布置，可實現同時兼顧纜索的整體受力與局部絲受力監測。
權利要求
1.一種智能型纜索光纖光柵應變傳感器，其特征在于所述傳感器包括光纖光柵(1)、第一鋼管(3)、第二鋼管(2)、保護鋼管(6)以及支座(4)，所述保護鋼管(6)有一件，第一鋼管(3)、支座(4)和第二鋼管(2)均有二件，二件第一鋼管(3)、二件支座(4)和二件第二鋼管(2)左右對稱布置于所述保護鋼管(6)的左右兩邊，其中第二鋼管(2)的直徑＜第一鋼管(3)的直徑＜保護鋼管(6)的直徑，所述第二鋼管(2)中間軸向開槽，支座(4)上部區域穿孔，第一鋼管(3)中間穿過所述支座(4)上部區域穿孔連接在支座(4)上，保護鋼管(6)的兩端分別套裝在所述二件第一鋼管(3)的一端，第一鋼管(3)的另一端套裝在所述第二鋼管(2)的一端，光纖光柵(1)穿過第二鋼管(2)、第一鋼管(3)和保護鋼管(6)，光柵柵區在保護鋼管(6)中心位置，光纖光柵(1)兩端用膠固定在所述二件第二鋼管(2)的槽內，第二鋼管(2)開槽處外套熱縮套(5)，所述光纖光柵(1)兩端尾纖由所述二件第二鋼管(2)的另一端引出。
全文摘要
本發明涉及一種智能型纜索光纖光柵應變傳感器，適用于斜拉橋、懸索橋、拱橋等纜索承重結構。包括光纖光柵(1)、第一鋼管(3)、第二鋼管(2)、保護鋼管(6)以及支座(4)，其中第二鋼管(2)的直徑＜第一鋼管(3)的直徑＜保護鋼管(6)的直徑，第二鋼管(2)中間軸向開槽，第一鋼管(3)中間穿過所述支座(4)上部區域穿孔連接在支座(4)上，保護鋼管(6)的兩端分別套裝在所述二件第一鋼管(3)的一端，第一鋼管(3)的另一端套裝在第二鋼管(2)的一端，光纖光柵(1)穿過第二鋼管(2)、第一鋼管(3)和保護鋼管(6)，光柵柵區在保護鋼管(6)中心位置，光纖光柵(1)兩端尾纖由二件第二鋼管(2)的另一端引出。本發明能提高光纖光柵傳感器及光纖在纜索制造及應用過程中的存活率，確保光纖光柵能夠穩定地工作在纜索的大應力狀態下。
文檔編號G01B11/16GK101694372SQ20091014515
公開日2010年4月14日 申請日期2009年9月30日 優先權日2009年9月30日
發明者姜德生, 李盛, 趙霞, 劉禮華, 劉勝春, 周明寶, 張恩隆 申請人:武漢理工大學, 法爾勝集團公司
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