[实用新型]光纤光栅式混凝土表贴应变传感系统

说明书

技术领域

    本实用新型涉及传感器领域，具体是一种光纤光栅式混凝土表贴应变传感系统。

背景技术

传统的表面应力传感系统，主要采用电阻式应变计传感器组成，利用电信号的变化实现对具体应力量的监测。传统的电阻式应变计传感器是根据应变－电阻效应，将被测试件的应变量转换成电阻变化量的敏感元件。它不仅直作为应力、应变测量的传感器，而且可以与弹性元件组合构成力、压力、称重、位移、扭矩、振动、加速度等多种专用应变计式传感器，广泛应用于电子衡器制造、机械设备、建筑结构重要部件的强度试验以及生产过程的监控等。基于电阻式应变计的传感器是由敏感栅、基底、粘结剂、盖层、引线组成的。应变计敏感栅由金属细丝绕成栅形，敏感栅材料有康铜（铜镍合金）、镍铬合金等；用于各种电阻应变计的粘结剂有环氧树酯、酚醛树酯、聚乙烯醇缩醛等；引线一般用镀锡或镀银细铜丝。敏感栅用金属箔，厚度在0.003～0.006mm间，栅形由光刻制成，图形可很复杂且精细，栅的尺寸可很小，栅长最小至0.2mm。电阻式应变计传感器的电阻值与应力变化成正比关系，即当应力升高时电阻值随之增大。在常态下，其电阻值小，仅有几欧姆～几十欧姆；当流经它的电流超过额定值时，其电阻值能在几秒钟内迅速增大至数百欧姆～数千欧姆以上。其缺点在于：①、阻值与应力的关系非线性严重；②、元件的一致性差，互换性差；③、元件易老化，稳定性较差；④、电阻应变传感器蠕变和滞后大，使用时必须注意；且是有源器件，易燃易爆环境下使用需要做防爆改装，导致安全性、适用性下降。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种光纤光栅式混凝土表贴应变传感系统，抗电磁干扰，测量距离远，适于远程监控。

本实用新型的技术方案为:

光纤光栅式混凝土表贴应变传感系统,包括有光电子系统和中央处理系统；所述的光电子系统包括有顺次连接的波长扫描激光光源和分光模块，设置于多个测量通道上的波长标定模块和FBG传感器，以及光信号接收单元；所述的波长标定模块和FBG传感器的输入端与分光模块的输出端连接，波长标定模块和FBG传感器的输出端与光信号接收单元的输入端连接，光信号接收单元的输出端与中央处理系统连接。

所述的光纤光栅式混凝土表贴应变传感系统还包括有电路控制输出单元，所述的电路控制输出单元包括有与波长扫描激光光源连接的光源驱动电路、用于连接光信号接收单元的输出端和中央处理系统的数据采集传输模块。

所述的中央处理系统包括有中央处理器，分别与中央处理器连接的报警器、指示灯、显示屏、操作输入模块和通讯接口。

所述的光信号接收单元包括有顺次连接的PIN管、模拟滤波器和AD转换模块。

所述的通讯接口包括有RS-232接口、LAN接口和USB接口。

本实用新型的优点：

（1）、传感器及传输系统不带电，不受电磁场干扰，不对被监测设备形成干扰；

（2）、耐高压、耐腐蚀、本质安全、长期可靠、易扩展、防爆，防雷击、体积小、重量轻、易安装等特点；

（3）、长期工作无零漂，适用于对结构部件长期稳定监测的应用；

（4）、使用寿命长，测量距离远，适于远程监控。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图。

具体实施方式

光纤光栅式混凝土表贴应变传感系统,包括有光电子系统、中央处理系统和电路控制输出单元；光电子系统包括有顺次连接的波长扫描激光光源1和分光模块2，设置于多个测量通道上的波长标定模块3和FBG传感器4，以及光信号接收单元5（光信号接收单元包括有顺次连接的PIN管、模拟滤波器和AD转换模块）；波长标定模块3和FBG传感器4的输入端与分光模块2的输出端连接，波长标定模块3和FBG传感器4的输出端与光信号接收单元5的输入端连接，光信号接收单元5的输出端与中央处理系统连接；电路控制输出单元包括有与波长扫描激光光源1连接的光源驱动电路6、用于连接光信号接收单元5的输出端和中央处理系统的数据采集传输模块7；中央处理系统包括有中央处理器8，分别与中央处理器8连接的报警器9、指示灯10、显示屏11、操作输入模块12和通讯接口13；其中，通讯接口13包括有RS-232接口、LAN接口和USB接口。

本实用新型的工作原理：

波长扫描激光光源1发出的光（由光源驱动电路6提供温度控制和恒流源驱动，三角波电压扫描实现激光器的波长压扫描），经分光模块2分配给各个测量通道上的波长标定模块3和FBG传感器4，FBG传感器4会反射一个随温度、应变变化的特征波长给主机，光信号接收单元5接受到的光信号经PIN管、模拟滤波器、AD转换模块后转换为电信号，通过数据采集传输模块7上传至中央处理系统的中央处理器8，中央处理器8经数据处理后显示各测量点的环境温度，当采集环境温度达到限制，中央处理器8控制报警器9进行自动报警，指示灯点亮，同时显示屏显示报警信息，还可以通过通讯接口13把报警信息传至灾害报警主机或中央监控中心，触动报警。