受力构件、光纤光栅传感器以及智能拉索制造技术

本实用新型专利技术公开了一种受力构件、光纤光栅传感器以及智能拉索，包括用于与被测构件产生一致形变的测量段，所述测量段上开设有用于容纳光纤光栅的沟槽，所述沟槽沿被测构件受力方向延伸，在所述测量段的两端还设有用于固定光纤光栅的固定部。本实用新型专利技术通过在受力构件的测量段上开设沟槽，且沟槽沿被测构件受力方向延伸，当光纤光栅放置于该沟槽内时，该沟槽可以对光纤光栅进行定位，同时沟槽增大了光纤光栅与测量段的接触面积，并配合测量段两端的固定部对光纤光栅两端尾纤进行固定，使其形成一个整体结构，该受力构件方便对光纤光栅进行安装连接，且能够对光纤光栅形成较好的保护，避免光纤光栅损坏。

Forced components, fiber Bragg grating sensors and intelligent cables

The utility model discloses a stress component, a fiber Bragg grating sensor and an intelligent cable, which comprises a measuring section for producing consistent deformation with the measured component. The measuring section is provided with a groove for accommodating the fiber Bragg grating. The groove extends along the stress direction of the measured component, and the two ends of the measuring section are also provided with a function. Fixed part of fixed FBG. The utility model opens a groove on the measuring section of the stress component, and the groove extends along the stress direction of the measured component. When the fiber grating is placed in the groove, the groove can locate the fiber grating, at the same time, the groove enlarges the contact area between the fiber grating and the measuring section, and cooperates with the fixed parts at both ends of the measuring section. The two ends of the fiber Bragg grating are fixed to form an integral structure. The stressed component is convenient to install and connect the fiber Bragg grating, and can form a better protection for the fiber Bragg grating and avoid the damage of the fiber Bragg grating.

【技术实现步骤摘要】
受力构件、光纤光栅传感器以及智能拉索
本技术涉及传感器
，具体涉及一种受力构件、光纤光栅传感器以及智能拉索。
技术介绍
平行钢丝和钢绞线拉索广泛应用于桥梁工程中，如斜拉桥的拉索、拱桥和悬索桥的吊索，拱桥的系杆等。由于拉索的静态索力是拉索施工与运营检测的重要参数，拉索的静态应力、动态应力及振动情况是检测拉索工作状态的重要指标，因而需要对拉索的上述参数进行准确测量。光纤光栅是一种性能优异的传感器件，能实现绝对的、动态的应变和温度测量，可以用于对拉索相关参数的测量。但是裸光纤光栅自身比较脆弱、且连接麻烦，若采用普通的粘结安装，对光纤光栅没有形成可靠的保护，同时粘结剂存在蠕变影响测量精度，此外对于大变形的拉索来说，其测量量程不够。
技术实现思路
本技术目的在于：针对在采用光纤光栅对拉索参数进行测量时，由于裸光纤光栅自身比较脆弱、连接麻烦，普通的粘结安装，对光纤光栅没有形成可靠保护的问题，提供一种受力构件，该受力构件方便对光纤光栅进行安装连接，且能够对光纤光栅形成较好的保护，避免光纤光栅损坏。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案为：一种受力构件，包括用于与被测构件产生一致形变的测量段，所述测量段上开设有用于容纳光纤光栅的沟槽，所述沟槽沿被测构件受力方向延伸，在所述测量段的两端还设有用于固定光纤光栅的固定部。本技术通过在受力构件的测量段上开设沟槽，且沟槽沿被测构件受力方向延伸，当光纤光栅放置于该沟槽内时，该沟槽可以对光纤光栅进行定位，同时沟槽增大了光纤光栅与测量段的接触面积，并配合测量段两端的固定部对光纤光栅两端尾纤进行固定，使其形成一个整体结构，该受力构件方便对光纤光栅进行安装连接，且能够对光纤光栅形成较好的保护，避免光纤光栅损坏。作为本技术的优选方案，所述测量段包括第一测量段和第二测量段，在垂直于被测构件受力方向的截面上，所述第一测量段的截面积小于所述第二测量段的截面积。通过使测量段包括第一测量段和第二测量段，且在垂直于被测构件受力方向的截面上，第一测量段的截面积小于第二测量段的截面积，当被测构件发生形变时，第一测量段和第二测量段的应变是不一样的，截面积大的应变敏感性差，截面积小的应变敏感性好；另一方面截面积大的刚度和极限强度大，截面积小的刚度和极限强度小，当光纤光栅布置在不同截面积的测量段上时，即可实现对传感器的灵敏度或测量量程进行调整，有利于扩大传感器的适用范围。需要说明的是，对于两端固定安装的应变传感器，根据受力构件的应变计算公式：其中N为轴向力，E为弹性模量，A为各测量段在垂直于被测构件受力方向上所对应的截面积，由于两端安装轴向力N大小一样，材质弹性模量E一样，且在安装段内的总变形一样，但在不同截面积的测量段上，变形分配的比例不一样，所以截面积的大小决定着各测量段的应变，因而调整各测量段截面积的大小比例，可调整传感器的灵敏度或测量量程。该方案既能够对光纤光栅形成较好的保护，避免光纤光栅损坏，又能对光纤光栅灵敏度或量程进行调整，摒弃了以往通过调整光纤光栅及其封装工艺来改变传感器的灵敏度或测量量程的做法，且该方案实施简单，实施成本低。作为本技术的优选方案，所述测量段上有一个第一测量段，且第一测量段位于两个第二测量段之间。通过在测量段上设置一个第一测量段，且第一测量段位于两个第二测量段之间，由于第一测量段的截面积小于第二测量段的截面积，即该受力构件呈两端大中间小的结构，当将受力构件两端固定，光纤光栅布置在第一测量段上时，由于结构对称性，使得传感器制造及安装方便，第一测量段受力形变更加均匀，即可更好的增加传感器的检测灵敏度。作为本技术的优选方案，所述测量段上有一个第二测量段，且第二测量段位于两个第一测量段之间。通过在测量段上设置一个第二测量段，且第二测量段位于两个第一测量段之间，由于第一测量段的截面积小于第二测量段的截面积，即该受力构件呈两端小中间大的结构，当将受力构件两端固定，光纤光栅布置在第二测量段上时，由于结构对称性，使得传感器制造及安装方便，第二测量段受力形变更加均匀，即可更好的增加传感器的测量量程。作为本技术的优选方案，所述第一测量段和第二测量段为轴心受力构件。当构件所受外力的作用点与构件截面的形心重合时，则构件横截面产生的应力为均匀分布，可以使得各测量段受力时形变均匀。作为本技术的优选方案，所述第一测量段和第二测量段的中心线位于同一直线上，可以使各测量段受力时形变更加均匀。作为本技术的优选方案，所述测量段为长条形板状结构。采用板状结构时，截面形状规则，且截面上的应力分布均匀，同时通过减小板厚尺寸，减少了受力构件与被测构件连接后所占用的空间，且方便制造。作为本技术的优选方案，所述沟槽相对于测量段受力方向倾斜设置，可以扩大光纤光栅的测量量程。作为本技术的优选方案，所述固定部包括与测量段两端相连的支板，所述支板设置在沟槽出口处，所述支板的两侧还设有能向支板翻折的凸耳。通过设置支板以及在支板的两侧设置能向支板翻折的凸耳，通过翻折该凸耳便于对光纤光栅两端的尾纤进行压接固定，从而使光纤光栅和受力构件连为整体，便于后续使用时将受力构件与被测构件连接，防止安装过程中折断光纤光栅。本技术还提供一种光纤光栅传感器，包括以上所述的受力构件，在测量段上的沟槽内设有光纤光栅，且光纤光栅两端与固定部连接。通过将光纤光栅布置在受力构件的测量段上的沟槽内，并采用固定部将光纤光栅两端固定，从而使光纤光栅和受力构件连为整体形成光纤光栅传感器，便于后续使用时将传感器与被测构件连接，防止安装过程中折断光纤光栅。作为本技术的优选方案，所述光纤光栅位于测量段中间位置。通过将光纤光栅布置在测量段中间位置，既可使光纤光栅受力后变形更加均匀，又能节约该传感器的制造成本。作为本技术的优选方案，所述光纤光栅两端尾纤设有铠装或皮缆护套，既可对光纤光栅两端尾纤进行保护，避免测量段两端的固定部对尾纤进行固定时造成损坏，又便于实现快速冷接。本技术还提供一种智能拉索，包括以上所述的受力构件或光纤光栅传感器，所述受力构件两端与拉索钢丝固定连接。通过在拉索上设置受力构件，受力构件上设置敏感元件，或在拉索上设置光纤光栅传感器，将受力构件两端与拉索钢丝固定连接后，即可形成智能拉索，实现对拉索数据的监测，该智能拉索使用时安装方便快速，简化现场施工工艺。作为本技术的优选方案，所述受力构件上的沟槽朝向拉索钢丝设置。将受力构件上的沟槽朝向拉索钢丝，即在受力构件与拉索钢丝连接后，光纤光栅位于拉索钢丝与受力构件之间，从而对光纤光栅形成保护效果。综上所述，由于采用了上述技术方案，本技术的有益效果是：1、本技术通过在受力构件的测量段上开设沟槽，且沟槽沿被测构件受力方向延伸，当光纤光栅放置于该沟槽内时，该沟槽可以对光纤光栅进行定位，同时沟槽增大了光纤光栅与测量段的接触面积，并配合测量段两端的固定部对光纤光栅两端尾纤进行固定，使其形成一个整体结构，该受力构件方便对光纤光栅进行安装连接，且能够对光纤光栅形成较好的保护，避免光纤光栅损坏；2、通过使测量段包括第一测量段和第二测量段，且在垂直于被测构件受力方向的截面上，第一测量段的截面积小于第二测量段的截面积，当被测构件发生形变时，第一测量段和第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种受力构件，包括用于与被测构件产生一致形变的测量段，其特征在于，所述测量段上开设有用于容纳光纤光栅的沟槽，所述沟槽沿被测构件受力方向延伸，在所述测量段的两端还设有用于固定光纤光栅的固定部。

【技术特征摘要】
1.一种受力构件，包括用于与被测构件产生一致形变的测量段，其特征在于，所述测量段上开设有用于容纳光纤光栅的沟槽，所述沟槽沿被测构件受力方向延伸，在所述测量段的两端还设有用于固定光纤光栅的固定部。2.根据权利要求1所述的受力构件，其特征在于，所述测量段包括第一测量段和第二测量段，在垂直于被测构件受力方向的截面上，所述第一测量段的截面积小于所述第二测量段的截面积。3.根据权利要求2所述的受力构件，其特征在于，所述测量段上有一个第一测量段，且第一测量段位于两个第二测量段之间。4.根据权利要求2所述的受力构件，其特征在于，所述测量段上有一个第二测量段，且第二测量段位于两个第一测量段之间。5.根据权利要求2-4之一所述的受力构件，其特征在于，所述第一测量段和第二测量段为轴心受力构件。6.根据权利要求5所述的受力构件，其特征在于，所述第一测量段和第二测量段的中心线位于同一直线上。7.根据权利要求1所述的受力构件，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓年春，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：新型
国别省市：广西,45