一种基于fbg传感器的智能钢筋的制作方法

文档序号:10995042阅读:487来源:国知局
一种基于fbg传感器的智能钢筋的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于FBG传感器的智能钢筋,包括沿中心轴线剖开的钢筋、FBG应变传感器和FBG温度传感器,其中FBG应变传感器和FBG温度传感器安装在钢筋的凹槽中,通过传输光纤沿着凹槽引出钢筋,传输光纤在钢筋两端出口处穿过软管并熔接连接法兰,所述FBG应变传感器和FBG温度传感器通过树脂胶固定于凹槽内,并且与钢筋的轴向平行紧密连于一体。本实用新型具有结构简单,操作方便,实用性强,测量结果实时可靠,精度高,可实现应力、应变和温度等多项内容的监测。
【专利说明】
一种基于FBG传感器的智能钢筋
技术领域
[0001]本实用新型属于土木工程技术领域,具体涉及一种具有多功能性FBG传感器智能钢筋,可测量结构的应力、应变和温度,可对钢筋混凝土建筑物进行结构健康监测。
【背景技术】
[0002]对重大工程结构的结构性能进行实时的监测和诊断,及时发现结构的损伤,并评估其安全性,预测结构的性能变化和剩余寿命并做出维护决定,对提高工程结构的运营效率,保障人民生命财产安全具有重大意义。结构健康监测一般通过实时采集反应结构服役状况的相关数据,采用一定的损伤识别算法判断损伤的位置与程度,及时有效地评估结构的安全性,预测结构的性能变化并对突发事件进行预警。
[0003]结构健康监测系统一般包括以下部分:传感器子系统、数据采集与处理及传输系统和损伤识别、模型修正和安全评估与安全预警子系统以及数据管理子系统,其中,传感器系统采用的感知材料与传感元件主要有光导纤维、电阻应变丝、疲劳寿命丝、压电材料、碳纤维、半导体材料和形状记忆合金等。光纤布拉格光栅(FBG)传感技术通过栅格反射波长的移动来感应外界物理量的微小变化,具有质量轻、体积小,灵敏度高,抗电磁干扰强,耐腐浊,传输频带宽,能实现分布或者准分布式测量,使用期内维护费用低等优点,并且能实现对应变、应力和温度等多项内容的监测,因此被认为是未来结构健康监测首选的传感形式。
[0004]现有的监测技术常常需要将传感器专门设置,以实现对现有结构的监测,传感器的布置耗时耗力,且后布置的传感器常常难以真正反映结构的真实受力状况。
【实用新型内容】
[0005]针对现有技术的缺陷和FBG的优点,本实用新型提供一种基于FBG传感器的智能钢筋,可实时检测出结构的应力、应变和温度。
[0006]本实用新型采用如下具体技术方案实现上述目的:一种基于FBG传感器的智能钢筋,包括沿中心轴线剖开的钢筋、FBG应变传感器和FBG温度传感器,其中FBG应变传感器和FBG温度传感器安装在钢筋的凹槽中,通过传输光纤沿着凹槽引出钢筋,传输光纤在钢筋两端出口处穿过软管并熔接连接法兰,所述FBG应变传感器和FBG温度传感器通过树脂胶固定于凹槽内,并且与钢筋的轴向平行紧密连于一体。
[0007]进一步的,所述FBG应变传感器与FBG温度传感器通过传输光纤串连于钢筋凹槽中,这种布置方式使得FBG温度传感器既能测量温度又可以当作FBG应变传感器的温度补偿器,消除温度的影响。
[0008]所述凹槽沿钢筋中心轴线设置,凹槽宽度为5-10mm,深度为3-5mm,截面形状为矩形,通过机床开取,凹槽底部光滑平整,保证传感器与钢筋紧密粘结,共同作用。
[0009]所述FBG应变传感器和FBG温度传感器各设置为I个及I个以上,传感器间的间距不少于2cm。
[0010]所述软管通过树脂胶固定于钢筋两端,所述软管外径为5mm,材料可选PVC、PE、金属弹簧,通过此方案可以保护传输光纤,避免光纤弯转半径过小而损坏。
[0011]为不影响钢筋材料的性能,所述凹槽在布置FBG应变传感器、FBG温度传感器和传输光纤完毕后,用环氧树脂填充。
[0012]所述沿中心轴线剖开的钢筋通过粘钢胶与另一半粘结,使其可以作为承载材料的一部分安装在结构中。
[0013]本实用新型采用上述方案,无需专门设置传感器,即可实现对现有结构的监测,监测结果能够真正反映结构的真实受力状况,且结构简单,操作方便,实用性强,测量结果实时可靠,精度高,可实现应力、应变和温度等多项内容的监测。【附图说明】
[0014]图1为本实用新型涉及的一种基于FBG传感器的智能钢筋的纵向剖面结构示意图。
[0015]图2为一种基于FBG传感器的智能钢筋的A-A剖面图。
[0016]图3为一种基于FBG传感器的智能钢筋的B-B剖面图。[〇〇17]图4为一种基于FBG传感器的智能钢筋的C-C剖面图。[〇〇18]图中标号:1-钢筋,2-FBG应变传感器,3-FBG温度传感器,4-凹槽,5-传输光纤,6-软管,7-连接法兰,8-树脂胶,9-环氧树脂,10-粘钢胶。【具体实施方式】[〇〇19]如图1所述,本实用新型的FBG传感器智能钢筋,包括沿中心轴线剖开的钢筋1、FBG 应变传感器2和FBG温度传感器3,其中FBG应变传感器2和FBG温度传感器3安装在钢筋的凹槽4中,通过传输光纤5沿着凹槽4引出钢筋1,传输光纤5在钢筋1两端出口处穿过软管6并溶解连接法兰7,所述FBG应变传感器2和FBG温度传感器3通过树脂胶8固定于凹槽4内,并且与钢筋1的轴向平行紧密连于一体。
[0020]FBG应变传感器2与FBG温度传感器3通过传输光纤5串连于钢筋凹槽4中,凹槽4沿钢筋1中心轴线通过机床设置,宽度为5-10mm,深度为3-5mm,截面形状为矩形,底部光滑平整,FBG应变传感器2和FBG温度传感器3各设置为1个及1个以上,各个传感器之间的间距至少2cm,这种布置方式使得FBG传感器测得数据更精确,更能反应结构的受力状态,从而提高智能钢筋的灵敏度与精确性。
[0021]软管6通过树脂胶8固定于钢筋1两端,软管8外径为5mm,材料可为PVC、PE、金属弹簧,通过此方案可以保护传输光纤5,避免光纤弯转半径过小。
[0022]为不影响钢筋性能,传感器布设完成后,凹槽4用环氧树脂9填充,沿中心轴线剖开的钢筋1通过粘钢胶10与另一半粘结,使其可以作为承载材料的一部分安装在结构中。
[0023]本实用新型采用以下步骤实现组装:
[0024]选取结构中的主要受力钢筋,沿中心轴线将钢筋对称剖开,在剖开的一半钢筋1中沿中线用机床开取宽度为5-10mm,深度为3-5mm,截面形状为矩形的凹槽4。[〇〇25] 将FBG应变传感器2和FBG应变传感器2用传输光纤5串连,FBG应变传感器2和FBG应变传感器2各设置为1个及1个以上,各个传感器之间的间距至少2cm,然后将传感器的两端固定在凹槽4上,并将传输光纤5沿凹槽4引出钢筋1,引出钢筋1的传输光纤5穿过固定在钢筋1两端外径5mm的软管6。
[0026]将凹槽4用环氧树脂9填充,并在剖开的钢筋I表面刷一层粘钢胶,与另一半钢筋I粘结成一体,然后布置于建筑物结构中,将传输光纤5连接传输光缆并接入解调系统。
[0027]上述为本实用新型的优选实施方式,但所属领域的技术人员应该明白,在不脱离所附权利说明书所限定的本实用新型的精神和范围内,在形式和细节上对本实用新型所作出的各种变化,都属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种基于FBG传感器的智能钢筋,其特征在于:包括沿中心轴线剖开的钢筋(1)、FBG 应变传感器(2)和FBG温度传感器(3),其中FBG应变传感器(2)和FBG温度传感器(3)安装在 钢筋的凹槽(4)中,通过传输光纤(5)沿着凹槽(4)引出钢筋(1),传输光纤(5)在钢筋(1)两 端出口处穿过软管(6)并熔接连接法兰(7),所述FBG应变传感器(2)和FBG温度传感器(3)通 过树脂胶(8)固定于凹槽(4)内,并且与钢筋(1)的轴向平行紧密连于一体。2.根据权利要求1所述的一种基于FBG传感器的智能钢筋,其特征在于:所述凹槽(4)沿 钢筋(1)中心轴线设置,凹槽(4)宽度为5-10mm,深度为3-5mm,凹槽(4)的截面形状为矩形, 凹槽(4)底部光滑平整,凹槽(4)通过机床开取。3.根据权利要求1所述的一种基于FBG传感器的智能钢筋,其特征在于:所述FBG应变传 感器(2)与FBG温度传感器(3)通过传输光纤(5)串连于钢筋凹槽(4)中。4.根据权利要求3所述的一种基于FBG传感器的智能钢筋,其特征在于:所述FBG应变传 感器(2)和FBG温度传感器(3)各设置为1个及1个以上,传感器间的间距不少于2cm。5.根据权利要求1所述的一种基于FBG传感器的智能钢筋,其特征在于:所述软管(6)通 过树脂胶(8)固定于钢筋(1)两端,所述软管(6)直径10_,材料可用PVC、PE、金属弹簧。6.根据权利要求1所述的一种基于FBG传感器的智能钢筋,其特征在于:所述凹槽(4)在 布置FBG应变传感器(2)、FBG温度传感器(3)和传输光纤(5)完毕后,用环氧树脂(9)填充。7.根据权利要求1所述的一种基于FBG传感器的智能钢筋,其特征在于:所述沿中心轴 线剖开的钢筋(1)通过粘钢胶(10)与另一半粘结。
【文档编号】E04C5/01GK205688663SQ201620639551
【公开日】2016年11月16日
【申请日】2016年6月21日 公开号201620639551.7, CN 201620639551, CN 205688663 U, CN 205688663U, CN-U-205688663, CN201620639551, CN201620639551.7, CN205688663 U, CN205688663U
【发明人】邵志兵, 卢海鹏, 邵虎, 魏洋, 端茂军, 张雷, 解光林, 孙壁存
【申请人】安徽省交通控股集团有限公司, 南京林业大学
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