基于锚固区外置光纤光栅传感器的FAST工程拉索索力监测研究

摘要

500 m口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter aperture spherical radio telescope,FAST)工程是我国重大科学工程。索网作为反射面的主要支承结构以及角度调整机构,其索力的实时有效监测对该工程的安全评估与维护起重要作用。提出在拉索的锚杯外壁耦合光纤光栅(Fiber Bragg grating,FBG)传感器测量应变值换算索力的方法。详细理论分析了拉索锚杯的轴向应力应变分布规律,推导出其与拉索索力的关系式;据此选择采用量程为1500με的光纤应变计,沿轴向安装于锚杯内孔大端附近的外壁;并采取了专用安装底座和保护外壳将补偿的温度传感器与应变传感器进行一体固定保护,确保了传感器的安全耐用及温度一体性。该工程的316根拉索索力监测使用了FBG传感器,索网安装完毕后均存活有效。在索网调节期间,将B区边缘索FBG传感器所测数据与辅助调索的测力传感器的进行比较,相对误差在5%以内,满足工程需求。