一种基于光纤光栅传感技术的吊杆拉力测量装置的制作方法

本实用新型涉及检测装置领域，具体涉及一种基于光纤光栅传感技术的吊杆拉力测量装置。

背景技术：

吊杆是系杆拱桥的核心构件，吊杆的受力情况是反映系杆拱桥是否处于正常营运状态的重要标志之一，对吊杆拉力监测具有重要意义。目前工程中常用的吊杆拉力测试方法有压力光纤光栅传感器法、振频法、磁弹性法。这些方法在实际工程使用时均有不足之处，存在使用不便捷、精度不高、易受外界因素干扰等问题。

吊杆主要由锚杯、平行钢丝束及钢丝束外层护套组成。针对吊杆拉力测量，周智等人提出了光纤光栅-纤维增强塑料复合筋的方案。即事先制作一根与吊杆中的单根钢丝尺寸相同的纤维增强塑料复合筋，并在纤维增强塑料复合筋的制作过程中植入光栅光纤光纤光栅传感器，以利用纤维增强塑料复合筋为光纤光栅的保护套。然后再在平行钢丝束的制造过程中，将一根钢丝用光纤光栅-纤维增强塑料复合筋代替，并与其余钢丝一起扭绞以纤维增强塑料复合筋将吊杆索力传递给光纤光栅。

显然此种方法是用纤维增强塑料复合筋既作为光纤光栅的保护结构、又作为索力的传力机构。即它既确保了光纤光栅及其传输光纤在带护套的平行钢丝束索制造及应用过程中的成活率，还保证了光纤光栅光纤光栅传感器的测量的准确性。但是它在对吊杆的力学性能、制造工艺方面有一定影响。此外复合筋材料为有机材料，存在明显的各向异性特性，长期受力较易发生蠕变，长期可靠性尚待考察。

另有一份中国实用新型专利“一种基于光纤光栅传感技术的索体应力测量装置”（专利号为ZL 2015 2 0371707.3），该装置是通过基座夹具将光纤光栅光纤光栅传感器与拉索平行固定，通过测量索体应变达到监测索力的目的。但该索力测量装置无法直接运用于吊杆的拉力测量，原因是吊杆的索体外侧设有护套，若将基座夹具直接安装在护套外侧，则无法测量索体的应变，而索体与护套之间的预留空间又不能满足该装置块状基座夹具的安装要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种基于光纤光栅传感技术的吊杆拉力测量装置，本实用新型体积小，安装时既不影响吊杆原有的制造工艺及力学性能，又保证光纤光栅及其传输光纤在吊杆制造及应用过程中的成活率，还保证光纤光栅传感器的长期可靠性。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种基于光纤光栅传感技术的吊杆拉力测量装置，包括两个扣件本体，所述扣件本体的结构为U型，所述扣件本体端部通过第一螺栓紧固，所述扣件本体中部设置有第二螺栓，所述第二螺栓与第一螺栓之间的扣件本体设置为第一夹持圆腔，两个所述扣件本体的第一夹持圆腔分别设置在光纤光栅传感器两端，所述第一夹持圆腔与光纤光栅传感器端部之间设置有螺母，所述螺母与光纤光栅传感器之间通过螺纹连接，所述第一夹持圆腔夹设在螺母外表面，所述第二螺栓与扣件本体底部之间的扣件本体设置为第二夹持圆腔，所述第二夹持圆腔夹设在钢丝上。

进一步的，所述扣件本体的材质为钢。

进一步的，所述第一夹持圆腔的内壁上设置有仿形部。

进一步的，所述光纤光栅传感器由细长型薄壁圆钢管封装而成，细长型薄壁圆钢管的两端设有螺纹。

进一步的，所述第二螺栓与第一螺栓的数量均为2。

进一步的，所述第一螺栓相对应的扣件本体的两个内壁之间以及第二螺栓相对应的扣件本体的两个内壁之间均设置有锁固空间。

本实用新型的有益效果是:

1、本扣件本体采用钢片弯折制成，整体结构轻薄，有效减小了测量装置的体积，安装方便，便于设置在安装空间小的环境中。

2、扣件本体的结构能够有效的夹持钢丝和光纤光栅传感器，并且两者分别通过第一螺栓和第二螺栓锁固，因此两者固定互不相干，固定效果好，夹持力度大，不会因钢丝直径变化而影响光纤光栅传感器的安装，有效提高安装稳定性。

3、通过螺母的设计与光纤光栅传感器螺纹连接，并且螺母夹持在扣件本体内，因此在钢丝发生拉伸变形时，扣件本体能够带动螺母与钢丝同步移动，螺母通过螺纹带动光纤光栅传感器实现轴向移动，该方式设计保证扣件本体锁固时，不会对光纤光栅传感器本身造成压迫性伤害，夹持力基本上全由螺母承担，而又可以实现同步拉伸效果，安全可靠，并且使用寿命长，不易损坏。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本实用新型的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的侧视结构示意图；

图2是本实用新型的正视结构示意图；

图3是本实用新型使用时与吊杆之间的结构示意图；

图4是本实用新型的实施例二的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

参照图1至图2所示，一种基于光纤光栅传感技术的吊杆拉力测量装置，包括两个扣件本体1，扣件本体的结构为U型，扣件本体端部通过第一螺栓2紧固，扣件本体中部设置有第二螺栓3，第二螺栓与第一螺栓之间的扣件本体设置为第一夹持圆腔4，两个扣件本体的第一夹持圆腔分别设置在光纤光栅传感器5两端，第一夹持圆腔与光纤光栅传感器端部之间设置有螺母6，螺母与光纤光栅传感器之间通过螺纹连接，第一夹持圆腔夹设在螺母外表面，第二螺栓与扣件本体底部之间的扣件本体设置为第二夹持圆腔7，第二夹持圆腔夹设在钢丝8上。使用时，先将扣件本体的第二夹持圆腔套设在钢丝上，然后通过第二螺栓锁固，接着将旋设有螺母的光纤光栅传感器放置到第一夹持圆腔内，通过第一螺栓锁固，即可完成安装，操作便捷可靠，并且体积小，特别适合小型空间内的使用。

其中，扣件本体的材质为钢，通过钢材本身的韧性，能够方便安装。第一夹持圆腔的内壁上设置有仿形部，以保证与螺母之间具有较大的接触面积，保证夹持的牢固度。

光纤光栅传感器采用细长型薄壁圆钢管封装而成，既对光纤光栅起到了保护作用，提高了光纤光栅的存活率，又减小了光纤光栅传感器的体积，细长型薄壁圆钢管的两端设有螺纹，通过螺母的设计与光纤光栅传感器螺纹连接，并且螺母夹持在扣件本体内，保证扣件本体锁固时，不会对光纤光栅传感器本身造成压迫性伤害。

第二螺栓与第一螺栓的数量均为2，提高夹持强度。第一螺栓相对应的扣件本体的两个内壁之间以及第二螺栓相对应的扣件本体的两个内壁之间均设置有锁固空间9，通过锁固空间的设置，钢丝及螺母部分结构可伸入锁固空间内，能够进一步的减小测量装置高度上的尺寸，减小体积，也能够提高适用性，通用效果好。

本装置的吊杆拉力测量原理是通过测量索内单根钢丝的应变来反应吊杆索体的受力。

如图3所示，常用吊杆的结构示意图，由锚杯10、连接筒11、分丝板12和索体13组成。将光纤光栅传感器布设在连接筒部位的外层钢丝上，通过预留钢管14，以及在分丝板上预留孔洞导出光纤光栅传感器尾纤15，将尾纤与解调仪相连，采集光纤光栅传感器数据。将光纤光栅传感器布设在吊杆端部连接筒位置而非索身部位，有两点好处：1.缩短了与外部解调仪相连接的光纤光栅传感器尾纤的长度，进而缩短了预留钢管的布设长度；2.整个索力测量装置的安装过程集中在拉索端部的灌锚工序，对整个吊杆的制造工艺影响较小，对光纤光栅传感器本身的影响也比较小。具体的安装测量装置的工艺为：在吊杆制造工序的精下料过程中，在所有钢丝中位于最外侧的其中一个钢丝上进行安装，然后套上连接筒，即可完成操作。

实施例二

如图4所示，实施例二与实施例一的区别在于，吊杆拉力测量装置的数量为多个，通过在连接筒内最外层的钢丝上均匀布置数个光纤光栅传感器，通过测量索内钢丝的应变，并求数根钢丝应变的平均值来反应吊杆索体的受力，从而进一步提高测量精度。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。