[发明专利]基于FBG曲率传感器的螺栓松动监测系统及其监测方法

权利要求书

1.一种基于FBG曲率传感器的螺栓松动监测系统，其特征在于，包括FBG曲率传感器，所述FBG曲率传感器的两端分别通过固定部件交错固定在两个相邻的被测第一螺栓、第二螺栓上；

所述固定部件包括套设在第一螺栓、第二螺栓的螺帽或螺母外部的套箍，所述FBG曲率传感器通过固定片和螺钉固定在所述套箍的外侧；

所述FBG曲率传感器包括弹性基体，所述弹性基体的两侧轴向对称的固定设置有第一FBG光纤光栅和第二FBG光纤光栅，所述FBG曲率传感器通过光纤与信号监测装置连接；

所述信号监测装置为监测系统提供光源，接收和解析所述FBG曲率传感器反射的特定中心波长的光信号，解调出FBG曲率传感器的中心波长偏移量，并根据解析的结果对所述FBG曲率传感器对应的所述被测第一螺栓、第二螺栓的松动情况进行定性或定量判断。

2.根据权利要求1所述的基于FBG曲率传感器的螺栓松动监测系统，其特征在于，所述第一FBG光纤光栅、第二FBG光纤光栅沿轴向对称粘贴在所述弹性基体的两侧，所述第一FBG光纤光栅、第二FBG光纤光栅具有相同的温度敏感系数。

3.根据权利要求1所述的基于FBG曲率传感器的螺栓松动监测系统，其特征在于，所述套箍包括一个侧面开口的正六棱柱形的套箍本体，所述开口通过螺栓组件连接，与所述开口正对的侧面设置有通过螺钉连接的固定片。

4.根据权利要求4所述的基于FBG曲率传感器的螺栓松动监测系统，其特征在于，所述套箍的尺寸与被测的所述被测第一螺栓、第二螺栓的螺帽或螺母尺寸相适配，所述套箍的侧棱高度小于待测的所述被测第一螺栓、第二螺栓的螺帽或螺母侧棱高度。

5.一种利用权利要求1所述的FBG曲率传感器的螺栓松动监测系统的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将所述FBG曲率传感器通过套箍固定到两个相邻的被测第一螺栓、第二螺栓的螺帽或螺母上，安装后所述FBG曲率传感器处于平直状态，波长为λ1的第一FBG光纤光栅和波长为λ2的第二FBG光纤光栅对称位于所述FBG曲率传感器的中心位置；

S2、所述信号监测装置向所述FBG曲率传感器发射激光，并实时监测接收所述FBG曲率传感器中第一FBG光纤光栅和第二FBG光纤光栅反射的光信号，通过所述光信号的中心波长确定所述FBG曲率传感器的编号，并根据解析的结果对与所述FBG曲率传感器对应的螺栓松动情况进行定性或定量判断。

6.根据权利要求5所述的FBG曲率传感器的螺栓松动监测系统的监测方法，其特征在于，所述步骤S2中判断是否松动的方法为：

当被测第一螺栓、第二螺栓未发生松动时，与之相连的所述FBG曲率传感器处于平直状态，所述FBG的反射光谱中心波长只受环境温度影响，温度导致的两个FBG中心波长偏移量Δλ₀相等，因而FBG曲率传感器3的中心波长偏移差值Δλ几乎为0；

当某处被测第一螺栓发生松动时，被测第一螺栓的转动导致与之相连的FBG曲率传感器发生凸弯曲，致使位于所述FBG曲率传感器弯曲凸面的第一FBG光纤光栅中心波长发生正偏移，位于弯曲凹面的第二FBG光纤光栅中心波长发生负偏移，因而弯曲导致的中心波长偏移量Δλ_i数值相等，方向相反，因而所述FBG曲率传感器的中心波长偏移差值Δλ＝2Δλ_i，符号为正，所述FBG曲率传感器的中心波长偏移差值随着被测第一螺栓的松动角度的增大而增加；

当某处被测第二螺栓发生松动时，被测第二螺栓的转动导致与之相连的FBG曲率传感器发生凹弯曲，致使位于所述FBG曲率传感器弯曲凸面的第一FBG光纤光栅中心波长发生负偏移Δλ_i，位于弯曲凹面的第二FBG光纤光栅中心波长发生正偏移Δλ_i，FBG曲率传感器的中心波长偏移差值Δλ＝-2Δλ_i，符号为负，所述FBG曲率传感器的中心波长偏移差值随着被测第二螺栓的松动角度的增大而增加；

当所述中心波长偏移量差值为0，被测第一螺栓、第二螺栓未发生松动时；当所述中心波长偏移量差值为正，被测第一螺栓发生了松动；当中心波长偏移量差值为负，被测第二螺栓发生了松动。