一种桥梁结构健康状况检测传感器的制作方法

本实用新型涉及检测传感器技术领域，具体为一种桥梁结构健康状况检测传感器。

背景技术：

桥梁结构健康监测是指使用一种无损耗的信息传输技术，对桥梁的物理性能及力学性能等进行检测，实时监测桥梁的运营状态，对受损部位及受损情况判断，对桥梁的服役状况、可靠性、耐久性及承受载重状态做出评判，为桥梁在紧急状况下或运行状态极端不稳状况下做出报警提示，为其养护与经营提供合理的依据和恰当的指导。在桥梁结构健康监测系统中，传感器作为感知桥梁变化情况的直接元器件，它性能好坏，灵敏度及响应时间，输出信号稳定性等因素将直接影响到整个监测系统的工作性能，在以往的监测系统中，往往使用传统机械类及电类传感器作为获取信息的元件，其性能容易受到工作环境的影响，对于需要进行长期进行监测的桥梁结构而言，它并不能很好的发挥作用。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种桥梁结构健康状况检测传感器，以解决上述背景技术中提出桥梁结构健康状况检测传感器的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种桥梁结构健康状况检测传感器，包括金属管和纤芯，其特征在于：所述纤芯位于金属管的中心部位，所述纤芯的两端外侧皆固定安装有光纤护套，所述纤芯的外侧两组光纤护套之间固定安装有包层，所述纤芯的外侧刻写有一组温度光纤光栅和一组应变光纤光栅，所述光纤护套的外侧皆固定安装有橡胶圈，所述包层刻有温度光纤光栅的一侧注入有粘胶剂。

优选的，所述温度光纤光栅和应变光纤光栅的中心波长为1550nm。

优选的，所述金属管采用不锈钢材料制成。

优选的，所述粘胶剂采用环氧树脂胶。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该桥梁结构健康状况检测传感器采用光纤光栅，抗干扰能力强，灵敏度高，安装简单，性能可靠，易于加工制造，传感器可以完成温度和应变的同时测量，更大限度地节约了使用成本，使得传感器的性能得到有效提升；两个具有相同中心波长的光纤光栅，其中一个光栅用来测应变，另一个被保护起来(免受应力影响)，以测量和修正温度效应，利用低相干性使干涉的相位噪声最小化，现了高灵敏度的动态应变测量，可同时实现温度、静态应变、瞬时动态应变的测量。

附图说明

图1为本实用新型的剖视图。

图中：1、光纤护套；2、金属管；3、温度光纤光栅；4、粘胶剂；5、包层；6、应变光纤光栅；7、橡胶圈；8、纤芯。

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做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。

请参阅图1-1，本实用新型提供一种技术方案：一种桥梁结构健康状况检测传感器，包括金属管2和纤芯8，其特征在于：纤芯8位于金属管2的中心部位，纤芯8的两端外侧皆固定安装有光纤护套1，纤芯8的外侧两组光纤护套1之间固定安装有包层5，包层5将纤芯8包裹，可有效增强纤芯8的机械强度和抗老化能力，纤芯8的外侧刻写有一组温度光纤光栅3和一组应变光纤光栅6，通过紫外线曝光的方式将入射光相干场图样写入纤芯8，在纤芯8内产生沿纤芯8轴向的折射率周期性变化，从而形成永久性空间的相位光栅，其作用实质上是在纤芯8内形成一个窄带的(透射或反射)滤波器或反射镜，光纤护套1的外侧皆固定安装有橡胶圈7，光纤护套1和橡胶圈7可有效保护纤芯8不受外部损伤，延长传感器的使用寿命，包层5刻有温度光纤光栅3的一侧注入有粘胶剂4，使得包层5与金属管2通过粘胶剂4结合在一起，且温度光纤光栅3被粘胶剂4保护起来，两个具有相同中心波长的光纤光栅其中一个光栅用来测应变，另一个被保护起来(免受应力影响)，以测量和修正温度效应，同时实现了对三个量的测量：温度、静态应变、瞬时动态应变,免受应力影响，在金属管2两端也涂抹有少量粘胶剂4，将金属管2两端密封,传感器预埋在桥体内部结构中，可用于大型的斜拉索桥、拱形桥及城市高架桥来监测其健康状况。

本实用新型中：温度光纤光栅3和应变光纤光栅6的中心波长为1550nm。

本实用新型中：金属管2采用不锈钢材料制成,具有良好的耐腐蚀性和较宽的弹性范围。

本实用新型中：粘胶剂4采用环氧树脂胶,具有较高的耐久性和抗剪强度，还能使光纤和不锈钢材料形成良好的粘接。

工作原理：将传感器预埋在桥体内部结构中，当应变光纤光栅6和温度光纤光栅3所处桥梁环境的温度、应力、应变发生变化时，光纤光栅的周期或纤芯8折射率将发生变化，从而使发射光的波长发生变化以确定应力变化和桥梁位移量，其中温度光纤光栅3被粘胶剂4和包层5所保护，免受应力影响可以测量和修正温度效应。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：

1.一种桥梁结构健康状况检测传感器，包括金属管(2)和纤芯(8)，其特征在于：所述纤芯(8)位于金属管(2)的中心部位，所述纤芯(8)的两端外侧皆固定安装有光纤护套(1)，所述纤芯(8)的外侧两组光纤护套(1)之间固定安装有包层(5)，所述纤芯(8)的外侧刻写有一组温度光纤光栅(3)和一组应变光纤光栅(6)，所述光纤护套(1)的外侧皆固定安装有橡胶圈(7)，所述包层(5)刻有温度光纤光栅(3)的一侧注入有粘胶剂(4)。

2.根据权利要求1所述的一种桥梁结构健康状况检测传感器，其特征在于：所述温度光纤光栅(3)和应变光纤光栅(6)的中心波长为1550nm。

3.根据权利要求1所述的一种桥梁结构健康状况检测传感器，其特征在于：所述金属管(2)采用不锈钢材料制成。

4.根据权利要求1所述的一种桥梁结构健康状况检测传感器，其特征在于：所述粘胶剂(4)采用环氧树脂胶。

技术总结
本实用新型公开了一种桥梁结构健康状况检测传感器，包括金属管和纤芯，所述纤芯位于金属管的中心部位，所述纤芯的两端外侧皆固定安装有光纤护套，所述纤芯的外侧两组光纤护套之间固定安装有包层，所述纤芯的外侧刻写有一组温度光纤光栅和一组应变光纤光栅，所述光纤护套的外侧皆固定安装有橡胶圈，所述包层刻有温度光纤光栅的一侧注入有粘胶剂。该桥梁结构健康状况检测传感器采用光纤光栅，抗干扰能力强，灵敏度高，安装简单，性能可靠，易于加工制造，传感器可以完成温度和应变的同时测量，更大限度地节约了使用成本，使得传感器的性能得到有效提升。

技术研发人员：赵欢爱;聂志虎;李千;聂思雨;王超;夏伟
受保护的技术使用者：苏州禄丰检测科技有限公司
技术研发日：2019.12.20
技术公布日：2020.09.15