[发明专利]一种光纤光栅测力环传感器的封装结构和封装方法

说明书

本发明涉及一种光纤光栅测力环传感器的封装结构和封装方法，封装结构包括测力环基座(1)、光纤光栅串(2)、温补端子(3)、保护罩(4)、把手(5)、上垫板(6)、下垫板(7)，所述光纤光栅串沿所述测力环基座的外环面盘绕，光纤光栅串上的串联着多个应变光纤光栅(2.1)和多个温补光纤光栅(2.2)，温补端子设置在测力环基座的外环面上，温补光纤光栅设置在温补端子上，把手设置在保护罩外，保护罩表面开设有用于引出尾纤的通孔，上垫板设置在测力环基座的上端面，下垫板设置在测力环基座的下端面，即测力环基座被封闭在由上垫板、下垫板和保护罩构成的环形保护腔内。该封装结构显著提高传感器的精度。

技术领域

本发明一种光纤光栅测力环传感器的封装结构和封装方法，属于索力测量、结构安全监测技术领域。

背景技术

缆索由于具有柔性大、抗拉强度高、负载传递距离长等突出优点，现已广泛应用于大跨度桥梁、大型建筑结构和牵引机械等领域，包括斜拉索、客运索道、电梯用钢丝绳以及各种起重设备吊索等形式。钢缆索在使用过程中，受大气环境腐蚀、机械摩擦或疲劳损伤等影响将出现损伤累积；同时由于载荷的不确定性，不可避免地使钢缆索受到各种损伤，导致钢缆索实际承受载荷的能力降低，使得钢缆索有可能因超载而突然发生断裂，造成重大安全事故和经济损失。

目前，国内外索力在线监测主要采用磁传感器，但此种方法精度不高，且器件容易受干扰；而拉索、吊索，系杆长度长，使用期限长，传统的电学量传感设备组成的长期监测系统性能稳定性、耐久性和分布范围都不能很好地满足实际工程需要。

作为21世纪测试领域的重大实用新型，光纤光栅传感技术得到了快速发展，并已经成为诸多领域的前沿研究与应用方向，但仍需相关技术的突破。光纤光栅传感器的优点主要表现为：耐久性好，适于长期监测；无火花，适于特殊监测领域；既可以实现点测量，也可以实现准分布式测量；测量动态范围只受光源谱宽的限制，不存在多值函数问题；检出量是波长信息，因此受接头损耗等因素的影响小；对环境干扰不敏感，抗电磁干扰；波长编码，可以方便实现绝对测量等。正是这些特点，光纤光栅传感技术在索力测试中有着突出的优点，然而其在实际工程的应用中，尚存在许多十分困难的问题。例如，封装结构不合理导致测力环测量精度不高，温补设置不到位导致测试结果偏差较大。

发明内容

本发明是针对上述现有技术提供一种光纤光栅测力环传感器的封装结构和封装方法，能够解决相应的测力环封装操作复杂、索力监测精确度不高等问题。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种光纤光栅测力环传感器的封装结构，包括，测力环基座、光纤光栅串、温补端子、保护罩、把手、上垫板、下垫板，所述光纤光栅串沿所述测力环基座的外环面盘绕，光纤光栅串上的串联着多个应变光纤光栅和多个温补光纤光栅，所述保护罩套在所述测力环基座外周以保护所述光纤光栅串使不外露，所述温补端子设置在所述测力环基座的外环面上，温补光纤光栅设置在所述温补端子上，所述把手设置在保护罩外，所述保护罩表面开设有用于引出尾纤的通孔，所述上垫板设置在测力环基座的上端面，所述下垫板设置在测力环基座的下端面，即所述测力环基座被封闭在由所述上垫板、下垫板和保护罩构成的环形保护腔内。

可选地，各所述应变光纤光栅沿测力环基座的轴向摆布，多个应变光纤光栅沿测力环基座的外环面周向均匀布置，且多个应变光纤光栅分布在同一圆周上。

可选地，各所述温补光纤光栅沿测力环基座的轴向摆布，多个温补光纤光栅沿测力环基座的外环面周向均匀布置，且相邻两个温补光纤光栅分别设置在测力环基座的上环边和下环边。

可选地，所述温补端子为T型结构，多个温补端子间隔的贴近测力环基座的上环边和下环边设置，温补光纤光栅粘在所述温补端子上。

可选地，应变光纤光栅和温补光纤光栅的数量相同，在光纤光栅串上间隔布置。

可选地，所述测力环基座的上端面和下端面分别成型出一圈定位凸台，所述上垫板的下端面和所述下垫板的上端面分别成型出一圈定位凹槽，所述定位凸台对应嵌入所述定位凹槽内。