一种基于FBG传感器的体外预应力监测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于FBG传感器体外预应力监测系统，包括预应力钢绞线、FBG应变传感器和FBG温度传感器，波长解调仪，光纤传输系统和数据处理系统，其中FBG应变传感器和FBG温度传感器通过传输光纤串联并粘贴在钢绞线表面，所述FBG应变传感器和FBG温度传感器通过传输光纤接入波长解调仪，所述波长解调仪连接光纤传输系统，所述光纤传输系统连接数据处理系统进行实时监控。本实用新型专利技术采可实现对体外预应力的实时监测，测量结果实时可靠，精度高，可监测应力、应变和温度等多项内容，有助于及时发现体外预应力损失情况，及早采取补救措施，避免结构受损。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于土木工程领域，具体涉及一种基于FBG传感器的体外预应力监测系统。
技术介绍
体外预应力是指预应力筋布置于混凝土截面以外的预应力，与之相对应的为传统的预应力筋布置于构件截面内的有粘结或无粘结预应力，具有如下优点：大大减少预应力摩擦损失，提高预应力效益；避免了体内布筋时腹板中由于波纹管较密，腹板不易振实的缺点；可以很方便地随时检查其状态，补拉应力损失，替换失效钢束；体外预应力的运用可以缩短工期，加快施工进度，减小构件的截面尺寸，减轻构件的自重，以节约材料，增大跨越能力，施工工序较为简单，浇筑混凝土较方便，质量容易保证。预应力损失估计的准确性，对体外预应力结构的安全性能及使用性能将产生很大的影响。若预应力损失估计过大，为了保证预应力度，会对结构加大张拉应力而保证有效预应力的值，实际的受力会偏高，产生安全风险，也造成了材料的浪费；反之，若预应力损失估计过小，则会造成局部预压应力不足，导致结构过早开裂，达不到预压的效果，影响结构的安全。目前，体外预应力混凝土结构中，一般是通过局部检测结构的挠度、裂缝以及动力性能参数等物理量，来推断结构的受力状态，但对预应力筋任意位置任意时刻的受力状态的检测尚无一套准确有效的测试方法，也相应的无法快速准确地测量出预应力筋的有效预应力值。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，是未来结构健康监测的一种理想手段。技术内容针对现有技术的缺陷和FBG的优点，本技术提供一种FBG传感器体外预应力监测系统，可实时检测出体外预应力受力状态。本技术采用如下具体技术方案实现上述目的：包括预应力钢绞线、FBG应变传感器和FBG温度传感器、波长解调仪、传输光纤、光纤传输系统和数据处理系统，其中，FBG应变传感器和FBG温度传感器通过传输光纤串联并粘贴在钢绞线表面，所述FBG应变传感器和FBG温度传感器通过传输光纤接入波长解调仪，所述波长解调仪连接光纤传输系统，所述光纤传输系统连接数据处理系统进行实时监控。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绞线表面，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FBG应变传感器和FBG温度传感器设置为1个及1个以上，传感器之间的间距不少于5cm，通过树脂胶固定在经过砂纸打磨的钢绞线表面，所述FBG应变传感器和FBG温度传感器标距为可以为10cm、30cm、50cm或100cm。所述FBG应变传感器与FBG温度传感器以及传输光纤表面涂抹环氧树脂，既保护光纤避免受到外界冲击而破坏，又确保传感器与钢绞线共同作用，保证监测数据的精确性，而且防止打磨过的钢绞线氧化。所述FBG应变传感器和FBG温度传感器通过传输光纤接入波长解调仪，波长解调仪接入光纤传输系统，光纤传输系统接入数据处理系统，所述数据处理系统包括损伤识别、模型修正和安全评估与安全预警等子系统。本技术采可实现对体外预应力的实时监测，测量结果实时可靠，精度高，可监测应力、应变和温度等多项内容，有助于及时发现体外预应力损失情况，及早采取补救措施，避免结构受损。附图说明图1为本技术涉及的FBG传感器体外预应力监测系统示意图。图中标号：1-钢绞线，2-FBG应变传感器，3-FBG温度传感器，4-波长解调仪，5-传输光纤，6-光纤传输系统，7-数据处理系统，8-树脂胶，9-环氧树脂。具体实施方式如图1所述，本技术的FBG传感器体外预应力监测系统，包括预应力钢绞线1、FBG应变传感器2和FBG温度传感器3，波长解调仪4，传输光纤5、光纤传输系统6和数据处理系统7，其中FBG应变传感器2和FBG温度传感器3通过传输光纤5串联并粘贴在钢绞线1表面，所述FBG应变传感器2和FBG温度传感器3通过传输光纤5接入波长解调仪4，所述波长解调仪4连接光纤传输系统6，所述光纤传输系统6连接数据处理系统7进行实时监控。FBG应变传感器2和FBG温度传感器3设置为1个及1个以上，FBG应变传感器2和FBG温度传感器3的标距可以为10cm、30cm、50cm或100cm，传感器之间的间距至少5cm。FBG应变传感器2和FBG温度传感器3通过传输光纤5串连于经过砂纸打磨的钢绞线1表面，并且在FBG应变传感器2和FBG温度传感器3及传输光纤5表面涂抹一层环氧树脂9，这既保护了光纤，又使得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，而且防止打磨的钢绞线1氧化。所述FBG应变传感器2和FBG温度传感器3通过传输光纤5接入波长解调仪4，波长解调仪4接入光纤传输系统6，光纤传输系统6接入数据处理系统7，实现实时监控。所述数据处理系统7包括损伤识别、模型修正和安全评估与安全预警等子系统。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传感器体外预应力监测系统，其特征在于：包括预应力钢绞线(1)、FBG应变传感器(2)和FBG温度传感器(3)、波长解调仪(4)、传输光纤(5)、光纤传输系统(6)和数据处理系统(7)，其中FBG应变传感器(2)和FBG温度传感器(3)通过传输光纤(5)串联并粘贴在钢绞线(1)表面，所述FBG应变传感器(2)和FBG温度传感器(3)通过传输光纤(5)接入波长解调仪(4)，所述波长解调仪(4)连接光纤传输系统(6)，所述光纤传输系统(6)连接数据处理系统(7)进行实时监控。

【技术特征摘要】
1.一种基于FBG传感器体外预应力监测系统，其特征在于：包括预应力钢绞线(1)、FBG应变传感器(2)和FBG温度传感器(3)、波长解调仪(4)、传输光纤(5)、光纤传输系统(6)和数据处理系统(7)，其中FBG应变传感器(2)和FBG温度传感器(3)通过传输光纤(5)串联并粘贴在钢绞线(1)表面，所述FBG应变传感器(2)和FBG温度传感器(3)通过传输光纤(5)接入波长解调仪(4)，所述波长解调仪(4)连接光纤传输系统(6)，所述光纤传输系统(6)连接数据处理系统(7)进行实时监控。2.根据权利要求1所述的一种基于FBG传感器体外预应力监测系统，其特征在于：所述FBG应变传感器(2)和FBG温度传感器(3)设置为1个及1个以上，传感器的标距为10cm、30cm、50cm或100cm，传感器之间的间距至少5cm。3.根据权利要求2所述的一种基于FBG传感器体外预...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵志兵，魏洋，卢海鹏，端茂军，张雷，邵虎，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