[发明专利]光纤光栅钢筋锈蚀传感器及其制作方法

说明书

本发明公开了一种光纤光栅钢筋锈蚀传感器及其方法，属于结构健康监测和智能传感器领域。本传感器是：锈蚀体（10）和不锈钢体（30）前后连接成一个哑铃状的结合体，在哑铃状结合体的中间段缠绕有光纤光栅（20），其整体设置于保护壳（40）内，通过螺栓（50）紧固。本发明可直接用于粗放的混凝土浇筑施工；锈蚀体采用被测钢筋加工而成，确保了传感器和被测体材质的一致性，提高了传感器的准确度；传感器采用一根串联两段光栅的光纤，解决了锈胀感知和温度交叉敏感问题，节约了成本，简化了工艺，提高了准确度；传感器采用光纤光栅为传感元件，稳定性高，灵敏度高，可监测混凝土内部的早中期钢筋锈蚀。

技术领域

本发明属于结构健康监测和智能传感器领域，尤其涉及一种光纤光栅钢筋锈蚀传感器及其制作方法。

背景技术

影响钢筋混凝土结构耐久性的首要因素是钢筋锈蚀，特别是沿海地区、咸水湖周边、盐碱地的建筑物，以及长期使用除冰盐的桥梁、道路，容易发生钢筋锈蚀灾害。钢筋锈蚀从根本上降低了构件的承载能力，严重影响了结构的整体性和抗震性能。

早期钢筋锈蚀发生在结构内部，一旦出现可见的锈胀裂缝，就预示着钢筋混凝土结构耐久性的急剧下降，造成巨大的安全隐患，给维修加固带来巨大的难度和经济代价。传统的钢筋锈蚀检测手段包括破损检测法、半电池点位法和线性极化法等，存在灵敏度低、破坏原结构、受外界因素干扰、稳定性差、寿命短等缺点。

光纤具有抗电磁干扰、耐腐蚀、体积小、灵敏度高、集传感和传输于一体等优点，光纤类传感器在土木工程领域具有广阔的应用前景。目前的光纤类腐蚀传感器无法保证传感器的成活率，难以直接用于粗放的混凝土浇筑施工，需要另设一根温度补偿光纤光栅，增加了传感器的成本和制作难度。

发明内容

本发明的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种一种光纤光栅钢筋锈蚀传感器及其方法，具有温度自补偿功能的光纤光栅钢筋锈蚀传感器，简化了传感器封装流程，提高了传感器成活率，可直接用于工程中。

本发明的目的是这样实现的：

一、光纤光栅钢筋锈蚀传感器（简称传感器）

传感器包括锈蚀体、光纤光栅、不锈钢体、保护壳和螺栓；

其位置和连接关系是：

锈蚀体和不锈钢体前后连接成一个哑铃状的结合体，在哑铃状结合体的中间段缠绕有光纤光栅，其整体设置于保护壳内，通过螺栓紧固。

本发明具有下列优点和积极效果：

①保护壳环形壁上的过滤孔允许水、水泥、砂通过，阻隔石子，既保护光纤免受石子的破坏，又不改变锈蚀体的锈蚀环境，提高了传感器的成活率，可直接用于粗放的混凝土浇筑施工；

②锈蚀体采用被测钢筋加工而成，确保了传感器和被测体材质的一致性，提高了传感器的准确度；

③传感器采用一根串联两段光栅的光纤，解决了锈胀感知和温度交叉敏感问题，节约了成本，简化了工艺，提高了准确度；

④传感器采用光纤光栅为传感元件，稳定性高，灵敏度高，可监测混凝土内部的早中期钢筋锈蚀。

附图说明

图1是传感器的结构爆炸图；

图2是锈蚀体10的结构视图；

图3是锈蚀体10的结构剖面图；

图4是不锈钢体30的结构视图；

图5是不锈钢体30的结构剖面图；

图6是保护壳40的结构视图；

图7是保护壳40的结构剖面图；

图8为光纤光栅20的缠绕示意图。