一种杆件内力测试结构及方法技术

本发明专利技术提供一种杆件内力测试结构，包括光栅、光纤、带有保护层的光纤、接头、受力钢片和防护装置，防护装置一侧面开设有安装槽，安装槽与受力钢片之间设置有光栅和光纤，光栅位于安装槽的槽底面的中间位置，光栅一侧贴近安装槽的槽底面，另一侧与受力钢片固定连接；两个光纤分别与光栅的两端固定连接，光纤一侧与安装槽固定连接，另一侧与受力钢片固定连接；两个带有保护层的光纤插入防护装置与两个光纤固定连接，带有保护层的光纤一端连接有接头，接头用于与光纤光栅解调仪连接，受力钢片用于与被测构件的表面固定连接，防护装置用于与被测构件的表面固定连接。本发明专利技术解决了目前缺乏简便有效将应变测算出来的测试结构及方法的问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
一种杆件内力测试结构及方法


[0001]本专利技术涉及光纤光栅测试
，更具体地涉及一种杆件内力测试结构及方法。

技术介绍

[0002]随着科学技术的进步，光纤技术给测试技术带来了质的飞越。光纤光栅(FBG)测试技术已广泛应用于土木工程的各个领域。实践证明，在土木工程中，光纤光栅测试技术是一项可靠、精度高的测试技术。光线光栅测试能测量出多种力学参量，如应变、压力、振动等，其中应变是最重要的参数，它反应了材料的结构力学特征，很多力学参量都可根据应变转换得出。但目前缺乏简便有效将应变测算出来的测试结构及方法。因此，有必要提供一种杆件内力测试结构及方法，以克服上述问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种杆件内力测试结构及方法，以解决目前缺乏简便有效将应变测算出来的测试结构及方法的问题。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种杆件内力测试结构，包括光栅、光纤、带有保护层的光纤、接头、受力钢片和防护装置，防护装置一侧面开设有安装槽，受力钢片嵌入式安装在安装槽内，安装槽与受力钢片之间设置有光栅和光纤，光栅位于安装槽的槽底面的中间位置，光栅一侧贴近安装槽的槽底面，另一侧与受力钢片固定连接；
[0005]光纤有两个，两个光纤分别与光栅的两端固定连接，光纤一侧与安装槽固定连接，另一侧与受力钢片固定连接，即两个光纤的长度与光栅的长度之和等于安装槽的槽底面的长度，安装槽的槽开口长度等于受力钢片的长度；
[0006]带有保护层的光纤有两个，两个带有保护层的光纤分别由外至内插入防护装置与两个光纤固定连接，光纤与带有保护层的光纤的连接端为光纤远离光栅的一端，带有保护层的光纤远离光纤的一端连接有接头，接头用于与光纤光栅解调仪连接，受力钢片远离安装槽的槽底面的一侧面用于与被测构件的表面固定连接，防护装置开设有安装槽的一侧面用于与被测构件的表面固定连接。
[0007]进一步地，被测构件与受力钢片连接的表面和被测构件与防护装置连接的表面为被测构件的同一个表面。
[0008]进一步地，防护装置的位于安装槽长度方向的两个侧面开设有连接孔，连接孔贯穿防护装置至安装槽。
[0009]进一步地，连接孔内设置有卡紧装置，卡紧装置包括若干叶片，若干叶片环绕且均匀分布设置在连接孔内。
[0010]进一步地，叶片一端与连接孔内壁固定连接，另一端与插入连接孔后的带有保护层的光纤的表面接触。
[0011]进一步地，叶片与连接孔连接的一端朝向防护装置外，叶片与带有保护层的光纤
的表面接触的一端朝向安装槽。
[0012]进一步地，连接孔为在自身长度方向上具有弧度的孔。
[0013]进一步地，连接孔为在自身长度方向上呈S型蜿蜒曲线的孔。
[0014]本专利技术还提供一种杆件内力测试方法，包括如下：
[0015]将光栅、光纤、带有保护层的光纤、接头、受力钢片和防护装置相互配合组装成测试装置，使用强力固体胶将测试装置粘贴于被测构件表面；其中，受力钢片面向被测构件表面；
[0016]使用光纤光栅解调仪发射光源，光源通过接头进入，并依次进入带有保护层的光纤、光纤和光栅；
[0017]当光源的光波通过光栅时，特定波长的光波被反射，并依次通过光纤、带有保护层的光纤和接头，进入光纤光栅解调仪，光纤光栅解调仪分析出反射光波的波长；
[0018]当被测构件受力发生变形时，带动受力钢片发生变形，从而导致光栅变形,被测构件的变形与受力钢片的变形是一致的，光栅变形后反射的光波波长发生变化，波长变化与受力钢片的变形存在一种特定的参数关系；
[0019]参数关系如下：
[0020][0021]其中，受力钢片的变形量为应变量；λ
B
为光栅反射的波长；Δλ
Bε
为应变引起光栅反射的中心波长变化量；Δε为应变的变化量；p
e
为光纤的有效弹光系数；k
ε
为应变ε引起的光栅反射中心波长改变的灵敏度系数；n
eff
为有效折射率；v为泊松比；p
11
为纵向弹光系数；p
12
为横向弹光系数。
[0022]进一步地，被测构件粘贴有测试装置的表面设置有温度传感器，温度传感器用于检测被测构件的表面温度变化；波长变化与温度变化存在一种特定的参数关系；
[0023]参数关系如下：
[0024]Δλ
BΤ
＝λ
B
(α+ξΤ)ΔΤ＝k
Τ
ΔΤ；
[0025]其中，Δλ
BΤ
为温度变化引起的光栅反射中心波长变化量；ΔΤ为温度的变化量；α为光纤光栅的热膨胀系数；ξ为光纤光栅的热光系数；k
Τ
为温度变化引起的光栅反射波长改变的灵敏度系数。
[0026]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的杆件内力测试结构及方法通过光栅、光纤、带有保护层的光纤、接头、受力钢片和防护装置相互配合组装成测试装置后，使用强力固体胶将测试装置粘贴于被测构件表面，从而测试出应变量；本专利技术的杆件内力测试结构及方法具有结构简单、组装简便、操作简单、快速有效、准确测试出应变量的优点。
附图说明
[0027]图1为本专利技术的一种杆件内力测试结构的结构示意图
[0028]图2为本专利技术的一种杆件内力测试结构的测试装置的结构示意图。
[0029]图3为图2中AA向的剖视图的示意图。
[0030]图4为本专利技术的一种杆件内力测试结构的卡紧装置的结构示意图。
[0031]附图标记：1为光栅，2为光纤，3为带有保护层的光纤，4为接头，5为受力钢片，6为防护装置，7为被测构件，8为连接孔，9为叶片，10为凸起。
具体实施方式
[0032]下面结合附图进一步详细描述本专利技术的技术方案，但本专利技术的保护范围不局限于以下所述。
[0033]为使本专利技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。
[0034]下面结合实施例对本专利技术作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本专利技术的保护范围。
[0035]请参阅图1至图4，图中所示者为本专利技术所选用的实施例结构，此仅供说明之用，在专利本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种杆件内力测试结构，其特征在于，包括光栅、光纤、带有保护层的光纤、接头、受力钢片和防护装置，防护装置一侧面开设有安装槽，受力钢片嵌入式安装在安装槽内，安装槽与受力钢片之间设置有光栅和光纤，光栅位于安装槽的槽底面的中间位置，光栅一侧贴近安装槽的槽底面，另一侧与受力钢片固定连接；光纤有两个，两个光纤分别与光栅的两端固定连接，光纤一侧与安装槽固定连接，另一侧与受力钢片固定连接，即两个光纤的长度与光栅的长度之和等于安装槽的槽底面的长度，安装槽的槽开口长度等于受力钢片的长度；带有保护层的光纤有两个，两个带有保护层的光纤分别由外至内插入防护装置与两个光纤固定连接，光纤与带有保护层的光纤的连接端为光纤远离光栅的一端，带有保护层的光纤远离光纤的一端连接有接头，接头用于与光纤光栅解调仪连接，受力钢片远离安装槽的槽底面的一侧面用于与被测构件的表面固定连接，防护装置开设有安装槽的一侧面用于与被测构件的表面固定连接。2.如权利要求1所述的一种杆件内力测试结构，其特征在于，被测构件与受力钢片连接的表面和被测构件与防护装置连接的表面为被测构件的同一个表面。3.如权利要求1所述的一种杆件内力测试结构，其特征在于，防护装置的位于安装槽长度方向的两个侧面开设有连接孔，连接孔贯穿防护装置至安装槽。4.如权利要求3所述的一种杆件内力测试结构，其特征在于，连接孔内设置有卡紧装置，卡紧装置包括若干叶片，若干叶片环绕且均匀分布设置在连接孔内。5.如权利要求4所述的一种杆件内力测试结构，其特征在于，叶片一端与连接孔内壁固定连接，另一端与插入连接孔后的带有保护层的光纤的表面接触。6.如权利要求5所述的一种杆件内力测试结构，其特征在于，叶片与连接孔连接的一端朝向防护装置外，叶片与带有保护层的光纤的表面接触的一端朝向安装槽。7.如权利要求6所述的一种杆件内力测试结构，其特征在于，连接孔为在自身长度方向上具有弧度的孔。8.如权利要求7所述的一种杆件内力测试结构，其特征在于，连接孔为在自身长度方向上呈S型蜿蜒曲线的孔。9.一种杆件内力测试方法，其特征在于，使用上述权利要求1
‑
8中的任意一种杆件内力测试结构，包括如下...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜红，向云飞，
申请(专利权)人：四川城乡发展工程设计有限公司，
类型：发明
国别省市：