[发明专利]一种基于光纤光栅传感带温度补偿的卡箍及监测方法

说明书

本发明公开了一种基于光纤光栅传感带温度自补偿的卡箍松动自监测装置及方法，其特征在于：在卡箍的长度方向设有第一孔和第二孔，在第一孔内设有测应变的光纤光栅应变传感器，在第二孔内设有光纤光栅温度传感器，所述的卡箍上端面设有垫片，所述垫片覆盖整个卡箍的上端面，通过紧固件将两卡箍卡装在一起。该发明充分利用了光纤光栅传感器抗电磁干扰，体积小，易于组网和分布式的特点，使得该发明能实现在不改变卡箍整体结构性能的前提下对强电磁环境下小公称直径短螺栓连接的块状卡箍松动进行分布式远程在线监测。

技术领域

本发明属于光纤光栅传感和机械工程领域，具体涉及一种基于光纤传感带温度自补偿的块状卡箍松动自监测装置及监测方法。

背景技术

块状卡箍常用于固定或支撑航空，石油，化工领域中的管路。以航空管路为例，由于飞机基体和航空发动机振动往往都十分剧烈，航空液压管路系统通常都会承受较大的环境振动激励。长此以往，卡箍将会发生松动甚至脱落，最后危及整个管路系统，势必会造成巨大的经济损失和人员伤亡。但是，目前缺少相应的监测技术对其健康状态进行监测。

光纤光栅作为一种新型传感器，近年来被广泛应用于结构健康状态监测领域，光纤光栅传感器与传统的电类传感器相比，具有如下优势：1.光纤光栅由于其本质防爆，抗电磁干扰，以光信号为载体可实现不带电的测量环境，非常适用于易燃易爆的石油化工，航天管路；2.光导纤维是优良的绝缘体，可在强磁场，强电场及高温环境下长期工作，同时易于复用，信息传输量大，有利于大容量分布式测量；3.质轻体积小，直径约为250μm，非常适用于狭小空间内应变和温度的测量；4.易于多传感器组网，能实现多参数分布式实时监测，且精度高，稳定性好，信号传输距离远。光纤光栅中心波长λ_B变化与应变和温度之间的关系为：

式中α_f为光纤材质的热膨胀系数，ξ为热光系数，P_e为光纤材料的弹光系数，Δλ_B为光纤光栅中心波长的漂移量，ΔT为环境温度的变化量，Δε为光纤光栅所受应变的变化量，当对温度进行补偿以后上述光纤光栅波长随应变改变的关系可对卡箍的松动问题进行定量监测。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足提供一种能有效监测卡箍松动程度的基于光纤传感带温度自补偿的块状卡箍松动自监测装置及监测方法。

本发明所采用的技术方案为：一种基于光纤光栅传感带温度补偿的卡箍，其特征在于：在卡箍的长度方向设有第一孔和第二孔，在第一孔内设有测应变的光纤光栅应变传感器，在第二孔内设有光纤光栅温度传感器，所述的卡箍上端面设有垫片，所述垫片覆盖整个卡箍的上端面，通过紧固件将两卡箍卡装在一起。

按上述技术方案，第一孔设置在卡箍的一侧，第二孔设置在卡箍的另一侧，两者相连通。

按上述技术方案，所述光纤光栅应变传感器通过热固化固定在第一孔内，通过第一套管引出，所述光纤光栅温度传感器通过导热材料固定在第二孔，通过第二套管引出。

按上述技术方案，，还包括检测站和远程监控与信息处理中心，所述检测站包括光纤光栅解调仪和上位机，远程监控与信息处理中心包括服务器和检测与诊断设备，所述光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器与光纤光栅解调仪相连，所述光纤光栅解调仪上位机相连，上位机通过无线通信与服务器相连，服务器与检测与诊断设备相连。

利用基于光纤光栅传感带温度自补偿的卡箍松动自监测装置的监测方法，其特征在于：