[实用新型]一种在后张拉锚索体系中应用的垫板式光纤压力传感器

说明书

本实用新型涉及一种测量后张拉锚索索力的压力传感器，具体的为一种在后张拉锚索体系中应用的垫板式光纤压力传感器。

后张拉锚索体系广泛的应用于斜拉索、悬索桥的主缆预制平行钢丝束股和吊杆、拱桥的系杆和吊杆、岩土力学工程中用以锚固边坡护坡的一次性和永久性张拉锚索，隧洞煤矿中用以锚固洞壁及洞顶的一次性和永久性张拉锚索，各种大型建筑桩基的一次性和永久性张拉锚索，预应力混凝土的一次性和永久性张拉锚索等。为能保证工程质量及安全，能有效测出锚索的索力尤为必要，测出索力的首要问题是提供一种提供锚索在使用过程中索力变化的压力传感器。

目前国内外常用的压力传感器有压电式传感器、电阻应变式压力传感器等。

电阻应变压力传感器是应用最广泛的压力传感器，它在测试时必须将应变片粘贴在试件或传感器的弹性元件上，这样，粘合剂所形成的胶层就有着重要的作用，它要准确无误的将弹性体的变形传递到应变计的电阻敏感栅上去。粘合剂性能的优劣直接影响应变计的工作特性，如蠕变、机械滞后、绝缘电阻、灵敏度、非线性等，并影响这些特性随时间或温度变化的程度，而对于某一粘合剂而言，如果其抗剪切的强度高，收缩率就会大，抗冲击性就差；韧性好，固化时间就长；因而选择各项性能均好的粘结剂尤为困难，此外在高温下粘合剂固化困难，粘贴操作又较复杂，这就制约了应变式压力传感器的精度、线性度及使用范围。

压电式传感器因电荷易跑失，不宜进行静态压力的测量，并且信号放大需特殊的电荷放大器，成本较高，使其通用性受到限制。

压磁式传感器是近几年来国内外出现的一种新型传感器，它的作用原理是建立在磁弹性效应的基础上，即利用这种传感器将作用力变换成传感器导磁率的变化，并通过导磁率的变化输出相应变化的电信号，但在理论上和技术上尚未成熟。

本实用新型的目的是针对上述情况，旨在提供一种能够方便和有效地检测后张拉锚索在安装和使用过程中索力变化的一种在后张拉锚索体系中应用的垫板式光纤压力传感器。

本实用新型目的的实现方式为一种在后张拉锚索体系中应用的垫板式光纤压力传感器，由垫在后张拉锚索张拉端5下的锚索承力垫板2、安在垫板中的光纤1及装在光纤两端的半导体激光器3、激光测量器4构成。

附图为本实用新型结构示意图。

参照附图，在后张拉锚索的张拉端5下安内置光纤1的锚索承力垫板2，垫板采用钢制垫板，它可承受后张拉锚索6的全部索力。锚索承力垫板会因锚索的索力产生弹性变形，使得垫板内的光纤1发生微弯变形。

使用时，用半导体激光器3向过光纤1输入一具有一定强度的激光信号I₀，此信号经过光纤1时，会因光纤的微弯变形而发生衰减，从激光测量器4即可测出衰减后的光纤信号I₀-ΔI₀，从公式1中可计算出光纤的微弯应变量ε：

ΔI₀＝a×I₀×ε

式中a：传感器的固有常数

从光纤微弯应变量ε即可从公式2中计算出锚索的索力F：

F＝b×ε

式中b：换算常数，

半导体激光器、激光测量器采用常用的激光器和测量器。

本实用新型在工厂先行标定，现场安装，安装方便。本实用新型将光纤直接作为压力敏感器件，它既接收由半导体激光器传来的信息，又将信息送往激光测量器，由测出的激光强度的变化来计算出后张拉锚索的索力，检测方便、准确。