一种用于检测工程结构应力应变的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及工程结构应力应变的检测技术领域，特别设及一种用于检测工程结构 应力应变的方法。
【背景技术】
[0002] 应力应变是工程结构例如桥梁、隧道、大型展馆等建筑工程结构健康检测最常用 的检测参量之一。与传统的应力应变检测技术相比，采用光纤光栅作为敏感元件检测建筑 工程结构的应力应变具有如有优点：无需供电，信号传输距离远，不受电磁干扰，且可串联。 然而，光纤光栅作为敏感元件对温度和应力应变两个物理参量交叉敏感，即光纤光栅作为 敏感元件既对温度敏感，又对应力应变敏感，导致应用中必须采取适当的温度补偿措施，方 可获得准确的应力应变测量结果。
[0003] 现有技术中，技术人员设计了一种一体化封装的传感器。如图1所示，将传感器的 基体2固定安装于待检测工程结构1，基体2表面设有光纤，采用两个光纤光栅，其中第一光 纤光栅3拉直綱紧固定于基体2的表面，第二光纤光栅4所在位置处的光纤略微弯曲。采 用两个光纤光栅作为敏感元件，其中第一光纤光栅3对被测工程结构的应力应变和温度都 敏感，用于同时检测被测工程结构的应力应变和温度；第二光纤光栅4对被测工程结构的 应力应变不敏感，仅对温度敏感，用于检测被测工程结构的温度。使用时，第一光纤光栅3 和第二光纤光栅4同时对同一工程结构进行检测，然后将第二光纤光栅4的检测结果作为 第一光纤光栅3的检测结果的温度补偿，即从第一光纤光栅3的检测结果中扣除第二光纤 光栅4的检测结果，即可得到待检测的工程结构的准确应力应变。
[0004] 现有技术的上述方法能够实现对温度的补偿，从而能够获得工程结构的较准确的 应力应变检测结果。但是，由于第一光纤光栅3拉直綱紧固定于基体2的表面，而第二光纤 光栅4略微弯曲，导致两个光纤光栅对温度的响应存在差异。当检测环境的温度快速变化 时，两个光纤光栅对温度的响应偏差很大，无法满足实际应用的需求。
[00化]非常需要一种用于检测工程结构应力应变的方法。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是针对现有技术的上述缺陷，提供一种用于检测工程结构应力应变 的方法。
[0007] 本发明提供的用于检测工程结构应力应变的方法包括如下步骤：
[000引将传感器的基体固定设置于待检测工程结构上，待检测工程结构与基体的下底面 之间形成完整的狭槽；
[0009] 在初始状态，分别测量获得第一光纤光栅和第二光纤光栅的波长；
[0010] 计算获得初始状态的温度；
[0011] 在测试状态，分别测量获得第一光纤光栅和第二光纤光栅的波长；
[0012] 计算获得测试状态的温度；
[0013] 分别计算获得第一光纤光栅和第二光纤光栅在测试状态与初始状态的波长变化 量；
[0014] 计算获得测试状态与初始状态的温度变化量；
[0015] 计算得到第一光纤光栅的应力应变量。
[0016] 优选地，根据如下公式计算得到第一光纤光栅的应变量：
[0017]
【主权项】
1. 一种用于检测工程结构应力应变的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤： 将传感器的基体固定设置于待检测工程结构上，待检测工程结构与基体的下底面之间 形成完整的狭槽； 在初始状态，分别测量获得第一光纤光栅和第二光纤光栅的波长； 计算获得初始状态的温度； 在测试状态，分别测量获得第一光纤光栅和第二光纤光栅的波长； 计算获得测试状态的温度； 分别计算获得第一光纤光栅和第二光纤光栅在测试状态与初始状态的波长变化量； 计算获得测试状态与初始状态的温度变化量； 计算得到第一光纤光栅的应力应变量。
2. 根据权利要求1所述的用于检测工程结构应力应变的方法，其特征在于，根据如下 公式计算得到第一光纤光栅的应变量：
其中，Ae为第一光纤光栅的应变量；AA3为第一光纤光栅在测试状态与初始状态 的波长变化量；△A4为第二光纤光栅在测试状态与初始状态的波长变化量；KT3为第一光 纤光栅的波长变化量△A3对温度的灵敏度系数；KT4为第二光纤光栅的波长变化量A入4 对温度的灵敏度系数；为第一光纤光栅的波长变化量△X3对应变的灵敏度系数。
【专利摘要】本发明公开了一种用于检测工程结构应力应变的方法，包括如下步骤：将传感器的基体固定设置于待检测工程结构上；在初始状态，分别测量获得第一光纤光栅和第二光纤光栅的波长；计算获得初始状态的温度；在测试状态，分别测量获得第一光纤光栅和第二光纤光栅的波长；计算获得测试状态的温度；分别计算获得第一光纤光栅和第二光纤光栅在测试状态与初始状态的波长变化量；计算获得测试状态与初始状态的温度变化量；计算得到第一光纤光栅的应力应变量。所述方法，两个光纤光栅都与基体的上表面直接接触，且都随基体材料的热膨胀产生拉伸应变，使得两个光纤光栅的波长变化量对温度的响应一致，从而能够提高对待检测工程结构的应力应变的检测精度。
【IPC分类】G01B11-16
【公开号】CN104567706
【申请号】CN201410821017
【发明人】孟凡勇, 贾利民
【申请人】北京交通大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月24日