[发明专利]一种应用于单点应力监测的光纤光栅传感器

权利要求书

1.一种应用于单点应力监测的光纤光栅传感器装置，其特征在于：由基体、光纤光栅温度传感器(TS1)、光纤光栅应变传感器(SS1、SS2、SS3)、焊接螺栓柱(1、2、3、4)、外壳组成；所述的外壳封装在基体外层所述的光纤光栅应变传感器(SS1、SS2、SS3)安装于基体凹槽内部，两端固定，所述光纤光栅温度传感器(TS1)安装于45°和90°光纤光栅应变传感器之间，两端松弛固定；所述单点应力监测的光纤光栅传感器装置通过四个螺栓柱焊接在待测结构表面；0°方向光纤光栅应变传感器(SS1)的一端与光纤光栅解调仪连接。

2.如权利要求1所述的单点应力监测光纤光栅传感器装置，其特征在于：外壳由上、下两部分组成，外壳开孔为活动孔。

3.如权利要求1所述的单点应力监测光纤光栅传感器装置，其特征在于：基体由三个方向的增敏O形结构组成，每个方向上有两个O形增敏结构，基体上有四个焊接螺栓柱(1、2、3、4)，每个焊接螺栓柱(1、2、3、4)上各有1个焊点，焊点材质与增敏结构材质相同。

4.如权利要求1所述的单点应力监测光纤光栅传感器装置，其特征在于：三个光纤光栅应变传感器(SS1、SS2、SS3)与1个光纤光栅温度传感器(TS1)串联，三个光纤应变传感器(SS1、SS2、SS3)共用焊接螺栓柱一个固定端4作为固定点。

5.如权利要求1所述的单点应力监测光纤光栅传感器装置，其特征在于：三个光纤光栅应变传感器(SS1、SS2、SS3)分别固定在待测结构表面0°、45°、90°三个方向。

6.如权利要求1所述的单点应力监测光纤光栅传感器装置，其特征在于：在使用该装置时，用螺柱焊机分别从对角方向进行焊接固定。

7.如权利要求1所述的单点应力监测光纤光栅传感器装置，其特征在于：3个应变传感器(SS1、SS2、SS3)共用一个焊接点，光纤光栅与焊接螺栓柱用树脂胶固定。

8.如权利要求1-6之一所述的单点应力监测光纤光栅传感器装置，其特征在于：三个光纤光栅应变传感器(SS1、SS2、SS3)方向的基体上分别刻有凹槽(C1、C2、C3)。

9.如权利要求1-7之一所述的单点应力监测光纤光栅传感器装置，其特征在于：为实现被测结构测点单点应力状态的长期监测，结合电阻应变花原理和光纤光栅波分复用技术。

10.如权利要求8所述的单点应力监测光纤光栅传感器装置，其特征在于：

应变花的应力计算：

σ21=E2[ϵSS1+ϵSS31-μ±2ϵSS12+2ϵSS32+4ϵSS22-4(ϵSS1+ϵSS3)·ϵSS21+μ]]]>

式中：

——、εss2、εss3分别为所测得的SS1、SS2和SS3光纤光栅传感器的应变；

——E为材料的弹性模量；

——μ为材料泊松比。