[发明专利]适用于钢管与混凝土界面裂缝、脱空监测的光纤传感器及方法

权利要求书

1.一种适用于钢管与混凝土界面裂缝、脱空监测的光纤传感器，其特征是：包括固定机构、活动机构、光纤光栅、弹性元件与传输光纤，其中，所述活动机构设置于钢管内混凝土中，与设置混凝土外部的固定机构活动连接，所述活动机构和固定机构的内部依次通过弹性元件、光纤光栅和传输光栅连接，当钢管与混凝土界面出现裂缝、脱空时，活动机构随混凝土移动，使光纤光栅受拉力作用中心波长发生变化，通过监测光纤光栅中心波长的变化情况，以实现钢管与混凝土界面出现裂缝、脱空的实时监测；

所述固定机构包括固定端子、支架和法兰，所述固定端子为中空结构，上端设置有法兰，法兰内部贯穿有传输光纤，所述支架设置于固定端子下端；

所述活动机构包括外套管与底座，所述外套管活动套装与固定机构内部，所述底座的一端固定于混凝土内部，一端固定套装于外套管内部，或所述底座外部为锯齿状结构，且底部中心有小孔；

所述光纤光栅、弹性元件与传输光纤的外侧设置有内套管，所述内套管一端固定于底座内部，一端连接法兰内侧。

2.如权利要求1所述的一种适用于钢管与混凝土界面裂缝、脱空监测的光纤传感器，其特征是：所述弹性元件为拉簧，所述拉簧为螺旋结构，且两端钢丝沿拉簧的中轴线，其中一端与底座固定连接，另一端与光纤光栅固定连接。

3.如权利要求1所述的一种适用于钢管与混凝土界面裂缝、脱空监测的光纤传感器，其特征是：所述支架为不锈钢桶状结构，通过螺纹固定在钢管壁上，所述外套管一端与支架滑动连接，另一端通过螺纹与底座固定连接，且其顶部沿管壁留有两个螺孔。

4.如权利要求1所述的一种适用于钢管与混凝土界面裂缝、脱空监测的光纤传感器，其特征是：所述光纤光栅为光纤Bragg光栅，且其表面涂覆增韧有机材料。

5.如权利要求1所述的一种适用于钢管与混凝土界面裂缝、脱空监测的光纤传感器，其特征是：所述法兰焊接在固定端子外部，内部与内套管滑动连接，传输光纤从法兰引出。

6.如权利要求1所述的一种适用于钢管与混凝土界面裂缝、脱空监测的光纤传感器，其特征是：所述光纤光栅的中心波长的变化量和被测裂缝宽度之间呈线性关系。

7.基于如权利要求1-6中任一项所述的光纤传感器的安装方法，其特征是：在光纤光栅表面涂覆增韧有机材料，待其风干后，将光纤光栅一端与弹性元件黏贴在一起，将弹性元件另一端与活动机构焊接在一起，形成该传感器的活动端，将光纤光栅与弹性元件放入固定机构内，加以固定，传输光纤拉紧，同时使光纤光栅与弹性元件处于拉紧状态，将固定机构固定在钢管壁上，并在钢管内浇筑混凝土，最后拆除连接固定段子与外套管的螺丝，使活动机构随混凝土移动。