[实用新型]能实现温度自补偿的光纤光栅差动式测力环

说明书

技术领域

本实用新型涉及基于传感技术的拉力测量工具技术领域，尤其涉及一种适用于桥梁、隧道、民用建筑等结构中缆索索力监测与检测的能实现温度自补偿的光纤光栅差动式测力环。

背景技术

缆索是土木工程、岩土工程中的关键受力构件。现有索力测试方法如油压表法仅适用于桥梁施工过程测试；基于电磁原理的筒式压力传感器精度虽高，但不适于特殊电磁干扰环境，信号传输距离有限；频率振动法测量实时性差，需要经过频谱转换环节，且边界条件难以确定。

光纤光栅测力环具有较高的精度以及良好的稳定性，且适合长期监测，已广泛应用于桥梁、隧道、民用建筑等结构中缆索索力监测与检测，如专利号为200410061082.8（光纤光栅测力计锚索应力传感器）的发明专利申请，公开了一种涉及桥梁工程领域锚索应力测力的光纤光栅测力计，主要包括：环形弹性体，若干光纤光栅传感器，应用于应变测量和温度测量，其中光纤光栅传感器采用无胶化封装工艺，光纤光栅传感器均匀附着在环形弹性体的内侧和外侧，用于温度测量的光纤光栅传感器焊接附着的方向垂直于环形弹性体承受的应力方向。

专利号为200820241212.9（一种可更换的光纤光栅测力环）的实用新型，公开了一种可更换的拉索索力测量装置。由于光纤光栅具有力和温度交叉敏感性，以上两种专利中设计的传力形式均需对光纤光栅剔除温度影响，而温度补偿的同步性、精确性及数据处理的复杂性均会降低缆索索力的测量精度。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于针对现有技术在测量缆索索力中进行光纤光栅的温度补偿时会降低测量精度的缺陷，提供一种不影响测量精度的能实现温度自补偿的光纤光栅差动式测力环。该差动式测力环的原理是通过测量安装在悬臂梁上的一对光纤光栅传感元件在外力作用下的波长变化差，该波长差值可以用来表征缆索索力变化值，波长的变化主要受到温度和外力的影响，由于温度对这一对传感元件波长变化的影响相同，外力对这一对传感元件波长的影响方向相反，从而消除温度补偿引起的测量误差，提高了索力测量精度。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种能实现温度自补偿的光纤光栅差动式测力环，包括环形弹性体，所述环形弹性体内沿环向等间隔设置有多组差动式结构；

每个差动式结构包括两个固定支座、一个刚性顶杆、一个悬臂梁和一对光纤光栅传感元件；

两个固定支座沿纵向固定在所述环形弹性体上，所述刚性顶杆固定在一侧的固定支座上，所述悬臂梁固定在另一侧的固定支座上；刚性顶杆一端与固定支座固定，另一端顶在悬臂梁的悬臂端；

所述光纤光栅传感元件布设在所述悬臂梁的上下表面上，并通过同一根光纤引入和引出，所述光纤光栅传感元件均串联在同一根光纤上。

本实用新型所述的能实现温度自补偿的光纤光栅差动式测力环中，所述悬臂梁的上下表面上设有凹槽，所述光纤光栅传感元件布设于所述凹槽内。

本实用新型所述的能实现温度自补偿的光纤光栅差动式测力环中，多组差动式结构之间的光纤上套有光纤保护管。

本实用新型所述的能实现温度自补偿的光纤光栅差动式测力环中，该测力环上还设有悬挂装置。

使用本实用新型，具有以下有益效果：本实用新型的光纤光栅差动式测力环在所述环形弹性体内沿环向等间隔设置有多组差动式结构，由于差动式结构中的一对差动式光纤光栅处于同一温度场中，因温度影响而产生的波长变化量Δλ_t完全一样，温度对一对光纤光栅传感元件的影响相互抵消，从而实现温度的自补偿。将该测力环应用于缆索索力测量中，有效解决了现有光纤光栅测力环需配置温度补偿光栅的问题，实现了温度自补偿，消除了温度补偿引起的测量误差，提高了索力测量精度。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1为本实用新型实施例能实现温度自补偿的光纤光栅差动式测力环的俯视示意图；

图2本实用新型实施例能实现温度自补偿的光纤光栅差动式测力环的局部示意图。

图中：

1环形弹性体        2固定支座

3固定支座          4刚性顶杆

5悬臂梁            6光纤光栅传感元件

7光纤光栅传感元件  8光纤保护管

9光纤              10悬挂装置

具体实施方式