一种基于FBG传感器的智能钢筋制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于FBG传感器的智能钢筋，包括沿中心轴线剖开的钢筋、FBG应变传感器和FBG温度传感器，其中FBG应变传感器和FBG温度传感器安装在钢筋的凹槽中，通过传输光纤沿着凹槽引出钢筋，传输光纤在钢筋两端出口处穿过软管并熔接连接法兰，所述FBG应变传感器和FBG温度传感器通过树脂胶固定于凹槽内，并且与钢筋的轴向平行紧密连于一体。本实用新型专利技术具有结构简单，操作方便，实用性强，测量结果实时可靠，精度高，可实现应力、应变和温度等多项内容的监测。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于土木工程
，具体涉及一种具有多功能性FBG传感器智能钢筋，可测量结构的应力、应变和温度，可对钢筋混凝土建筑物进行结构健康监测。
技术介绍
对重大工程结构的结构性能进行实时的监测和诊断，及时发现结构的损伤，并评估其安全性，预测结构的性能变化和剩余寿命并做出维护决定，对提高工程结构的运营效率，保障人民生命财产安全具有重大意义。结构健康监测一般通过实时采集反应结构服役状况的相关数据，采用一定的损伤识别算法判断损伤的位置与程度，及时有效地评估结构的安全性，预测结构的性能变化并对突发事件进行预警。结构健康监测系统一般包括以下部分：传感器子系统、数据采集与处理及传输系统和损伤识别、模型修正和安全评估与安全预警子系统以及数据管理子系统，其中，传感器系统采用的感知材料与传感元件主要有光导纤维、电阻应变丝、疲劳寿命丝、压电材料、碳纤维、半导体材料和形状记忆合金等。光纤布拉格光栅(FBG)传感技术通过栅格反射波长的移动来感应外界物理量的微小变化，具有质量轻、体积小，灵敏度高，抗电磁干扰强，耐腐浊，传输频带宽，能实现分布或者准分布式测量，使用期内维护费用低等优点，并且能实现对应变、应力和温度等多项内容的监测，因此被认为是未来结构健康监测首选的传感形式。现有的监测技术常常需要将传感器专门设置，以实现对现有结构的监测，传感器的布置耗时耗力，且后布置的传感器常常难以真正反映结构的真实受力状况。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷和FBG的优点，本技术提供一种基于FBG传感器的智能钢筋，可实时检测出结构的应力、应变和温度。本技术采用如下具体技术方案实现上述目的：一种基于FBG传感器的智能钢筋，包括沿中心轴线剖开的钢筋、FBG应变传感器和FBG温度传感器，其中FBG应变传感器和FBG温度传感器安装在钢筋的凹槽中，通过传输光纤沿着凹槽引出钢筋，传输光纤在钢筋两端出口处穿过软管并熔接连接法兰，所述FBG应变传感器和FBG温度传感器通过树脂胶固定于凹槽内，并且与钢筋的轴向平行紧密连于一体。进一步的，所述FBG应变传感器与FBG温度传感器通过传输光纤串连于钢筋凹槽中，这种布置方式使得FBG温度传感器既能测量温度又可以当作FBG应变传感器的温度补偿器，消除温度的影响。所述凹槽沿钢筋中心轴线设置，凹槽宽度为5-10mm，深度为3-5mm，截面形状为矩形，通过机床开取，凹槽底部光滑平整，保证传感器与钢筋紧密粘结，共同作用。所述FBG应变传感器和FBG温度传感器各设置为1个及1个以上，传感器间的间距不少于2cm。所述软管通过树脂胶固定于钢筋两端，所述软管外径为5mm，材料可选PVC、PE、金属弹簧，通过此方案可以保护传输光纤，避免光纤弯转半径过小而损坏。为不影响钢筋材料的性能，所述凹槽在布置FBG应变传感器、FBG温度传感器和传输光纤完毕后，用环氧树脂填充。所述沿中心轴线剖开的钢筋通过粘钢胶与另一半粘结，使其可以作为承载材料的一部分安装在结构中。本技术采用上述方案，无需专门设置传感器，即可实现对现有结构的监测，监测结果能够真正反映结构的真实受力状况，且结构简单，操作方便，实用性强，测量结果实时可靠，精度高，可实现应力、应变和温度等多项内容的监测。附图说明图1为本技术涉及的一种基于FBG传感器的智能钢筋的纵向剖面结构示意图。图2为一种基于FBG传感器的智能钢筋的A-A剖面图。图3为一种基于FBG传感器的智能钢筋的B-B剖面图。图4为一种基于FBG传感器的智能钢筋的C-C剖面图。图中标号：1-钢筋，2-FBG应变传感器，3-FBG温度传感器，4-凹槽，5-传输光纤，6-软管，7-连接法兰，8-树脂胶，9-环氧树脂，10-粘钢胶。具体实施方式如图1所述，本技术的FBG传感器智能钢筋，包括沿中心轴线剖开的钢筋1、FBG应变传感器2和FBG温度传感器3，其中FBG应变传感器2和FBG温度传感器3安装在钢筋的凹槽4中，通过传输光纤5沿着凹槽4引出钢筋1，传输光纤5在钢筋1两端出口处穿过软管6并溶解连接法兰7，所述FBG应变传感器2和FBG温度传感器3通过树脂胶8固定于凹槽4内，并且与钢筋1的轴向平行紧密连于一体。FBG应变传感器2与FBG温度传感器3通过传输光纤5串连于钢筋凹槽4中，凹槽4沿钢筋1中心轴线通过机床设置，宽度为5-10mm，深度为3-5mm，截面形状为矩形，底部光滑平整，FBG应变传感器2和FBG温度传感器3各设置为1个及1个以上，各个传感器之间的间距至少2cm，这种布置方式使得FBG传感器测得数据更精确，更能反应结构的受力状态，从而提高智能钢筋的灵敏度与精确性。软管6通过树脂胶8固定于钢筋1两端，软管8外径为5mm，材料可为PVC、PE、金属弹簧，通过此方案可以保护传输光纤5，避免光纤弯转半径过小。为不影响钢筋性能，传感器布设完成后，凹槽4用环氧树脂9填充，沿中心轴线剖开的钢筋1通过粘钢胶10与另一半粘结，使其可以作为承载材料的一部分安装在结构中。本技术采用以下步骤实现组装：选取结构中的主要受力钢筋，沿中心轴线将钢筋对称剖开，在剖开的一半钢筋1中沿中线用机床开取宽度为5-10mm，深度为3-5mm，截面形状为矩形的凹槽4。将FBG应变传感器2和FBG应变传感器2用传输光纤5串连，FBG应变传感器2和FBG应变传感器2各设置为1个及1个以上，各个传感器之间的间距至少2cm，然后将传感器的两端固定在凹槽4上，并将传输光纤5沿凹槽4引出钢筋1，引出钢筋1的传输光纤5穿过固定在钢筋1两端外径5mm的软管6。将凹槽4用环氧树脂9填充，并在剖开的钢筋1表面刷一层粘钢胶，与另一半钢筋1粘结成一体，然后布置于建筑物结构中，将传输光纤5连接传输光缆并接入解调系统。上述为本技术的优选实施方式，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利说明书所限定的本技术的精神和范围内，在形式和细节上对本技术所作出的各种变化，都属于本技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于FBG传感器的智能钢筋，其特征在于：包括沿中心轴线剖开的钢筋(1)、FBG应变传感器(2)和FBG温度传感器(3)，其中FBG应变传感器(2)和FBG温度传感器(3)安装在钢筋的凹槽(4)中，通过传输光纤(5)沿着凹槽(4)引出钢筋(1)，传输光纤(5)在钢筋(1)两端出口处穿过软管(6)并熔接连接法兰(7)，所述FBG应变传感器(2)和FBG温度传感器(3)通过树脂胶(8)固定于凹槽(4)内，并且与钢筋(1)的轴向平行紧密连于一体。

【技术特征摘要】
1.一种基于FBG传感器的智能钢筋，其特征在于：包括沿中心轴线剖开的钢筋(1)、FBG应变传感器(2)和FBG温度传感器(3)，其中FBG应变传感器(2)和FBG温度传感器(3)安装在钢筋的凹槽(4)中，通过传输光纤(5)沿着凹槽(4)引出钢筋(1)，传输光纤(5)在钢筋(1)两端出口处穿过软管(6)并熔接连接法兰(7)，所述FBG应变传感器(2)和FBG温度传感器(3)通过树脂胶(8)固定于凹槽(4)内，并且与钢筋(1)的轴向平行紧密连于一体。2.根据权利要求1所述的一种基于FBG传感器的智能钢筋，其特征在于：所述凹槽(4)沿钢筋(1)中心轴线设置，凹槽(4)宽度为5-10mm，深度为3-5mm，凹槽(4)的截面形状为矩形，凹槽(4)底部光滑平整，凹槽(4)通过机床开取。3.根据权利要求1所述的一种基于FBG传感器的智能钢筋，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵志兵，卢海鹏，邵虎，魏洋，端茂军，张雷，解光林，孙壁存，
申请(专利权)人：安徽省交通控股集团有限公司，南京林业大学，
类型：新型
国别省市：安徽;34