[发明专利]一种高铁站房光纤光栅温度补偿应变传感器

说明书

本发明属于传感器领域，提供一种高铁站房光纤光栅温度补偿应变传感器，由双光纤光栅和基座构成，所述基座对应于两个栅区分别为第一基座体和第二基座体，第一基座体和第二基座体首尾固连成整体，所述第一基座体为矩形状，矩形两端开有基座孔，第一光栅FBG1从基座孔中穿进，第一光栅FBG1作为应变测量光栅，所述第二基座体为圆筒状，筒身上设有两个限位孔，限位孔的圆心和基座孔的圆心同轴，第二光栅FBG2从限位孔中穿进，第二光栅FBG2作为温度补偿光栅；所述基座的外围设有套筒，所述套筒通过抱箍固定在套筒固定座上，该传感器通过抱箍焊接到高铁站房待测点上。本发明结构简单、使用牢固可靠，能实现对高铁站房应变的准确监测。

技术领域

本发明属于传感器领域，具体涉及一种高铁站房光纤光栅温度补偿应变传感器，针对高铁站房应力监测。

背景技术

高铁站房安全监测一直是棘手的问题，特别是如海南等地的高铁站房，工作环境恶劣，常遇大风暴雨季节，对高铁站房的安全带来了不少隐患。而钢结构是高铁站房中最常用最广泛的结构形式，钢结构受到较大变形是破坏钢结构耐久性的最主要原因之一，因此对钢结构变形进行监测，不仅对提高钢结构的安全性和可靠性具有重要的意义，还可以降低结构的维护费用，具有客观的经济效益。

传统的应变测量如电子应变片，其抗干扰能力差，在恶劣工作环境下容易失效，增大维修难度。光纤光栅具有质量轻、体积小、耐腐蚀、抗电磁干扰、高灵敏度、高分辨率等优点，已经成为应变监测领域的热点之一。

当前很多光纤光栅应变传感器，安装方式通常为胶粘法，但胶粘法存在耐久性的问题，在恶劣工作环境下易脆容易失效。针对高铁站房大风、潮湿的恶劣环境，普通传感器的安装方式在这种环境下不能正常工作，因此需要一种牢固可靠地连接方式来保证传感器在高铁站房能够正常工作。

光纤光栅的交叉敏感为应变测量带来了不便，人们为解决这一问题提出了多种解决方案，从总体上可以分为两大类，一类为应变、温度同时测量法；另一类是采取温度补偿措施，去除温度补偿引起的布拉格光栅变化，如采取负膨胀系数的封装材料等。由于很难找到与光纤材料热膨胀系数精确匹配的特种封装材料，这种方法的应用受到很大限制，而且成本很高，效果也不是很理想。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种高铁站房光纤光栅温度补偿应变传感器，其结构简单、使用牢固可靠，能实现对高铁站房应变的准确监测。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：一种高铁站房光纤光栅温度补偿应变传感器，该传感器由双光纤光栅和基座构成，所述双光纤光栅设置为两个栅区，分别为第一光栅FBG1和第二光栅FBG2，所述基座对应于两个栅区分别为第一基座体和第二基座体，第一基座体和第二基座体首尾固连成整体，所述第一基座体为矩形状，由韧性材料制成，矩形两端开有基座孔，第一光栅FBG1从基座孔中穿进，第一光栅FBG1作为应变测量光栅，预拉伸2~3个nm，采用353ND固定在第一基座体上，所述第二基座体为圆筒状，由不锈钢制成，筒身上设有两个限位孔，限位孔的圆心和基座孔的圆心同轴，第二光栅FBG2从限位孔中穿进，第二光栅FBG2位于两个限位孔之间，第二光栅FBG2作为温度补偿光栅，其状态为自由状态，不受应力；所述基座的两端设有套筒固定座，基座的外围设有套筒，所述套筒通过抱箍固定在套筒固定座上，抱箍和套筒采用过渡配合，该传感器通过抱箍焊接到高铁站房待测点上。

在上述技术方案中，所述套筒采用不锈钢或其他耐腐蚀的金属材料制成。

在上述技术方案中，所述抱箍上开两个螺纹孔，用于安装螺栓。栅区固定好后，套上套筒，将抱箍分别从两端套上去，利用螺栓将两端箍紧，使套筒不再移动，起到固定的作用。

在上述技术方案中，两端抱箍间的距离为20cm，第一光栅FBG1的长度约为10mm，该传感器的增敏系数（应变放大倍数）K为20。

本发明的工作原理：