一种光纤光栅索力传感器封装结构

摘要

本发明涉及一种光纤光栅索力传感器封装结构，属于索力测量、结构安全监测技术领域。包括光纤光栅，所述光纤光栅穿设保护管，所述保护管一端设有固定端子，所述保护管另一端设有预张端子，所述光纤光栅一端穿设固定端子，所述光纤光栅另一端穿设预张端子，所述固定端子和预张端子内端分别设于保护管内，所述固定端子和预张端子外端分别连接尾套单元，对光纤光栅进行封装。所述尾套单元包括尾套和尾套端子，所述尾套与尾套端子螺纹连接。所述预张端子上设有预张螺母，所述预张螺母与预张端子螺纹连接，所述保护管另一端抵住预张螺母。本申请能够实现光纤光栅的预张，防止光纤光栅及尾纤弯折，减少了传感器运输过程及安装过程发生损坏，对光纤光栅具有拉伸保护。

说明书

技术领域

本发明涉及一种光纤光栅索力传感器封装结构，属于索力测量、结构安全监测技术领域。

背景技术

缆索由于具有柔性大、抗拉强度高、负载传递距离长等突出优点，现已广泛应用于大跨度桥梁、大型建筑结构和牵引机械等领域，包括斜拉索、客运索道、电梯用钢丝绳以及各种起重设备吊索等形式。钢缆索在使用过程中，受大气环境腐蚀、机械摩擦或疲劳损伤等影响将出现损伤累积；同时由于载荷的不确定性，不可避免地使钢缆索受到各种损伤，导致钢缆索实际承受载荷的能力降低，使得钢缆索有可能因超载而突然发生断裂，造成重大安全事故和经济损失。

目前，国内外索力在线监测主要采用磁传感器，但此种方法精度不高，且器件容易受干扰；而拉索、吊索，系杆长度长，使用期限长，传统的电学量传感设备组成的长期监测系统性能稳定性、耐久性和分布范围都不能很好地满足实际工程需要。

作为20世纪测试领域的重大发明，光纤光栅传感技术得到了快速发展，并已经成为诸多领域的前沿研究与应用方向，但仍需相关技术的突破。光纤光栅传感器的优点主要表现为：耐久性好，适于长期监测；无火花，适于特殊监测领域；既可以实现点测量，也可以实现准分布式测量；测量动态范围只受光源谱宽的限制，不存在多值函数问题；检出量是波长信息，因此受接头损耗等因素的影响小；对环境干扰不敏感，抗电磁干扰；波长编码，可以方便实现绝对测量等。正是这些特点，光纤光栅传感技术在索力测试中有着突出的优点，然而其在实际工程的应用中，尚存在许多十分困难的问题。例如，光纤光栅的预张操作不便，光纤光栅尾纤易折弯，降低了光纤光栅传感器的使用寿命等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种光纤光栅索力传感器封装结构，便于对光纤光栅进行预张，防止光纤光栅折弯，提高光纤光栅的使用寿命。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种光纤光栅索力传感器封装结构，包括用于穿设光纤光栅的保护管，所述保护管一端设有固定端子，所述保护管另一端设有预张端子，所述光纤光栅一端穿设固定端子且固定于固定端子，所述光纤光栅另一端穿设预张端子且固定于预张端子，所述固定端子和预张端子内端分别设于保护管内，所述固定端子和预张端子外端分别连接尾套单元，对光纤光栅进行封装。

所述尾套单元包括尾套和尾套端子，所述尾套与尾套端子螺纹连接。

所述固定端子外圆周上设有限位环，所述保护管一端抵住限位环。

所述预张端子上设有预张螺母，所述预张螺母与预张端子螺纹连接，所述保护管另一端抵住预张螺母。

所述固定端子和预张端子上分别开设端子凹槽，所述光纤光栅两端分别设于两端子凹槽内。

所述保护管内设有拉伸弹簧，所述拉伸弹簧一端抵于设保护管的固定端子，所述拉伸弹簧另一端抵于保护管的预张端子。

与现有技术相比，本发明的优点在于：一种光纤光栅索力传感器封装结构，光纤光栅穿设保护筒，且光纤光栅两端胶固于预张端子和固定端子的端子凹槽内，通过尾套和尾套端子对光纤光栅尾纤封装，防止尾纤弯折，减少了传感器运输过程及安装过程发生损坏。在固定端子和预张端子之间设置拉伸弹簧，对光纤光栅具有拉伸保护。

附图说明

图1为本发明实施例一种光纤光栅索力传感器的安装结构示意图；

图2为图1中夹具的示意图；

图3为本发明实施例一种光纤光栅索力传感器封装结构的爆破示意图；

图4为本发明实施例一种光纤光栅索力传感器封装结构的剖视图；

图中1夹具、2紧固螺母、3缆索、4光纤光栅索力传感器、4.1保护管、4.2预张端子、4.3预张螺母、4.4尾套、4.5尾套端子、4.6拉伸弹簧、4.7固定端子、5置物腔、6紧固孔、7缆索孔。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图3、4所示，本实施例中的一种光纤光栅索力传感器封装结构，包括用于穿设光纤光栅的保护管4.1，光纤光栅两端露出于保护管4.1。保护管4.1一端设有固定端子4.7，固定端子4.7内端设于保护管4.1内，固定端子4.7外端上开设端子凹槽，光纤光栅一端穿设固定端子4.7，且通过胶水固定于固定端子4.7的端子凹槽内。保护管4.1另一端设有预张端子4.2，预张端子4.2内端设于保护管4.1内，预张端子4.2外端也开设端子凹槽，光纤光栅另一端穿设预张端子4.2，且通过胶水固定于预张端子4.2的端子凹槽内。固定端子4.7外端和预张端子4.2外端分别与尾套4.4螺纹连接，且尾套4.4还与尾套端子4.5螺纹连接，对光纤光栅尾纤进行封装，避免尾纤弯折，提高光纤光栅的存活率，提高了光纤光栅索力传感器的使用寿命。

上述固定端子4.7外圆周上设有限位环，保护管4.1一端抵住限位环。预张端子4.2上套设预张螺母4.3，预张螺母4.3与预张端子4.2螺纹连接，保护管4.1另一端抵住预张螺母4.3。保护管4.1内设有拉伸弹簧4.6，拉伸弹簧4.6套于光纤光栅。拉伸弹簧4.6一端与预张端子4.2内端通过胶水固定连接，拉伸弹簧4.6另一端与固定端子4.7内端通过胶水固定连接。旋动预张螺母4.3，使得预张端子4.2发生移动，带动光纤光栅完成预张。拉伸弹簧4.6对光纤光栅具有拉伸保护，防止光纤光栅受到外力而破损。

本申请光纤光栅穿设保护筒，且光纤光栅两端胶固于预张端子和固定端子的端子凹槽内，通过尾套和尾套端子对光纤光栅尾纤封装，防止尾纤弯折，减少了传感器运输过程发生损坏。缆索应力先传到固定端子和预张端子上，再传导到光纤光栅，使得光纤光栅的波长产生变化。

如图1、2所示，光纤光栅索力传感器通过夹具单元与缆索连接。夹具单元包括多个夹具1，多个夹具1沿缆索3长度方向均匀间隔设置。夹具1上分别开设缆索孔7和截面为弧形的置物腔5，缆索孔7横向布置，缆索孔7内套设缆索3。置物腔5开设于夹具1顶面，且置物腔5的弧面与光纤光栅索力传感器4相匹配，将光纤光栅索力传感器4通过焊接固定置物腔5。置物腔5底部开设通长型调节槽，且调节槽贯穿缆索孔7，使得夹具1形成U形，实现夹具1上的缆索孔7直径能够微调，便于夹具1套设于缆索3。夹具1前后对称开设多个紧固孔6，且紧固孔6设于缆索孔7和置物腔5之间，紧固孔6内穿设紧固螺母2，使得夹具1紧固于缆索3，实现光纤光栅索力传感器4与缆索3固定。该夹具结构简单，安装便捷，而且与缆索连接牢固，不易发生移位。

除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。