[发明专利]光纤光栅智能钢绞线及其监控系统和标定方法

权利要求书

1.一种光纤光栅智能钢绞线，其特征在于：由中心钢丝和围绕中心钢丝缠绕的周边钢丝扭绞成型，所述中心钢丝的外周壁设有沿中心钢丝轴向延伸的凹槽，该凹槽内固定封装有光纤，所述光纤从中心钢丝端部引出，所述光纤上设有光纤光栅传感器。

2.根据权利要求1所述的光纤光栅智能钢绞线，其特征在于：所述光纤通过专用封胶固定封装在中心钢丝的凹槽内，所述凹槽的两端轴向贯穿中心钢丝。

3.根据权利要求1所述的光纤光栅智能钢绞线，其特征在于：所述智能钢绞线的受力段设有第一光纤光栅传感器，第一光纤光栅传感器用于检测力值变化，所述智能钢绞线的非受力段设有第二光纤光栅传感器，第二光纤光栅传感器用于测试因环境温度变化导致的波长，所述第一光纤光栅传感器、第二光纤光栅传感器的引出线与光纤光栅解调仪连接，所述光纤光栅解调仪用于将采集的第一光纤光栅传感器的光波波长数据以及第二光纤光栅传感器的光波波长数据传递给计算机，所述计算机用于接收第二光纤光栅传感器的光波波长数据，确定波长的补偿量；所述计算机用于接收第一光纤光栅传感器的光波波长数据，并根据波长的补偿量对第一光纤光栅传感器的光波波长数据进行温度补偿，将补偿后的光波波长数据带入标定得到的力值与波长的线性关系式，计算得到钢绞线实际所受的力值。

4.一种光纤光栅智能钢绞线受力状态的监测系统，其特征在于：包括计算机、光纤光栅解调仪以及权利要求1所述的光纤光栅智能钢绞线，所述智能钢绞线的受力段设有第一光纤光栅传感器，第一光纤光栅传感器用于检测力值变化，所述智能钢绞线的非受力段设有第二光纤光栅传感器，第二光纤光栅传感器用于测试因环境温度变化导致的波长，所述第一光纤光栅传感器、第二光纤光栅传感器的引出线与光纤光栅解调仪连接，所述光纤光栅解调仪用于将采集的第一光纤光栅传感器的光波波长数据以及第二光纤光栅传感器的光波波长数据传递给计算机，所述计算机用于接收第二光纤光栅传感器的光波波长数据，确定波长的补偿量；所述计算机用于接收第一光纤光栅传感器的光波波长数据，并根据波长的补偿量对第一光纤光栅传感器的光波波长数据进行温度补偿，将补偿后的光波波长数据带入标定得到的力值与波长的线性关系式，计算得到钢绞线实际所受的力值。

5.根据权利要求4所述的监测系统，其特征在于：所述光纤光栅解调仪将数据传递给计算机，计算机通过网络与终端设备连接，通过终端设备实现钢绞线受力状态的实时监控。

6.一种权利要求1所述的智能钢绞线的标定方法，其特征在于：包括如下步骤：

1）设置几个力值标定点；

2）千斤顶按照标定点力值大小对智能钢绞线进行依次张拉，光纤光栅解调仪采集智能钢绞线内受力段的光纤光栅传感器的光波波长数据，与各标定点力值一一对应，同时压力传感器采集智能钢绞线受到的压力值，与光纤光栅解调仪采集的光波波长数据一一对应，张拉到最大标定力值后，慢慢放张，利用一一对应的压力值数据和光波波长数据，计算得出压力值和波长的线性关系式，为：压力值=系数×波长+常数。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：步骤2）中千斤顶按照标定点力值大小对智能钢绞线进行依次张拉，所述光纤光栅解调仪采集智能钢绞线内非受力端的光纤光栅传感器的光波波长数据λa以及受力端的光纤光栅传感器的光波波长数据λb，与各标定点力值一一对应，同时压力传感器采集智能钢绞线受到的压力值，与光纤光栅解调仪采集的光波波长数据一一对应，张拉到最大标定力值后，慢慢放张，利用一一对应的压力值数据F和光波波长数据λ，λ=λb-λa，计算得出压力值F和波长λ的线性关系式F=kλ+A。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于：还包括步骤3）：选取力值验证点，千斤顶按照验证点力值大小再次对智能钢绞线进行张拉，光纤光栅解调仪采集智能钢绞线的光纤光栅传感器的光波波长数据，同时压力传感器采集智能钢绞线受到的压力值，然后根据步骤2）得到的线性关系将光纤光栅解调仪采集的光纤光栅传感器的光波波长数据对应转换为力值数据，并将转换得到的力值与压力传感器采集的压力值进行比较，两者若能重合或两者之差在误差允许的范围内，即标定成功，否则，返回步骤1）进行重新标定。