一種用于檢測工程結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及工程結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變的檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種用于檢測工程結(jié)構(gòu) 應(yīng)力應(yīng)變的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 應(yīng)力應(yīng)變是工程結(jié)構(gòu)例如橋梁、隧道、大型展館等建筑工程結(jié)構(gòu)健康檢測最常用 的檢測參量之一。與傳統(tǒng)的應(yīng)力應(yīng)變檢測技術(shù)相比，采用光纖光柵作為敏感元件檢測建筑 工程結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變具有如有優(yōu)點(diǎn)：無需供電，信號傳輸距離遠(yuǎn)，不受電磁干擾，且可串聯(lián)。 然而，光纖光柵作為敏感元件對溫度和應(yīng)力應(yīng)變兩個(gè)物理參量交叉敏感，即光纖光柵作為 敏感元件既對溫度敏感，又對應(yīng)力應(yīng)變敏感，導(dǎo)致應(yīng)用中必須采取適當(dāng)?shù)臏囟妊a(bǔ)償措施，方 可獲得準(zhǔn)確的應(yīng)力應(yīng)變測量結(jié)果。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，技術(shù)人員設(shè)計(jì)了一種一體化封裝的傳感器。如圖1所示，將傳感器的 基體2固定安裝于待檢測工程結(jié)構(gòu)1，基體2表面設(shè)有光纖，采用兩個(gè)光纖光柵，其中第一光 纖光柵3拉直綱緊固定于基體2的表面，第二光纖光柵4所在位置處的光纖略微彎曲。采 用兩個(gè)光纖光柵作為敏感元件，其中第一光纖光柵3對被測工程結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變和溫度都 敏感，用于同時(shí)檢測被測工程結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變和溫度；第二光纖光柵4對被測工程結(jié)構(gòu)的 應(yīng)力應(yīng)變不敏感，僅對溫度敏感，用于檢測被測工程結(jié)構(gòu)的溫度。使用時(shí)，第一光纖光柵3 和第二光纖光柵4同時(shí)對同一工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測，然后將第二光纖光柵4的檢測結(jié)果作為 第一光纖光柵3的檢測結(jié)果的溫度補(bǔ)償，即從第一光纖光柵3的檢測結(jié)果中扣除第二光纖 光柵4的檢測結(jié)果，即可得到待檢測的工程結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確應(yīng)力應(yīng)變。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)的上述方法能夠?qū)崿F(xiàn)對溫度的補(bǔ)償，從而能夠獲得工程結(jié)構(gòu)的較準(zhǔn)確的 應(yīng)力應(yīng)變檢測結(jié)果。但是，由于第一光纖光柵3拉直綱緊固定于基體2的表面，而第二光纖 光柵4略微彎曲，導(dǎo)致兩個(gè)光纖光柵對溫度的響應(yīng)存在差異。當(dāng)檢測環(huán)境的溫度快速變化 時(shí)，兩個(gè)光纖光柵對溫度的響應(yīng)偏差很大，無法滿足實(shí)際應(yīng)用的需求。
[00化]非常需要一種用于檢測工程結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種用于檢測工程結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變 的方法。
[0007] 本發(fā)明提供的用于檢測工程結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變的方法包括如下步驟：
[000引將傳感器的基體固定設(shè)置于待檢測工程結(jié)構(gòu)上，待檢測工程結(jié)構(gòu)與基體的下底面 之間形成完整的狹槽；
[0009] 在初始狀態(tài)，分別測量獲得第一光纖光柵和第二光纖光柵的波長；
[0010] 計(jì)算獲得初始狀態(tài)的溫度；
[0011] 在測試狀態(tài)，分別測量獲得第一光纖光柵和第二光纖光柵的波長；
[0012] 計(jì)算獲得測試狀態(tài)的溫度；
[0013] 分別計(jì)算獲得第一光纖光柵和第二光纖光柵在測試狀態(tài)與初始狀態(tài)的波長變化 量；
[0014] 計(jì)算獲得測試狀態(tài)與初始狀態(tài)的溫度變化量；
[0015] 計(jì)算得到第一光纖光柵的應(yīng)力應(yīng)變量。
[0016] 優(yōu)選地，根據(jù)如下公式計(jì)算得到第一光纖光柵的應(yīng)變量：
[0017]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于檢測工程結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟： 將傳感器的基體固定設(shè)置于待檢測工程結(jié)構(gòu)上，待檢測工程結(jié)構(gòu)與基體的下底面之間 形成完整的狹槽； 在初始狀態(tài)，分別測量獲得第一光纖光柵和第二光纖光柵的波長； 計(jì)算獲得初始狀態(tài)的溫度； 在測試狀態(tài)，分別測量獲得第一光纖光柵和第二光纖光柵的波長； 計(jì)算獲得測試狀態(tài)的溫度； 分別計(jì)算獲得第一光纖光柵和第二光纖光柵在測試狀態(tài)與初始狀態(tài)的波長變化量； 計(jì)算獲得測試狀態(tài)與初始狀態(tài)的溫度變化量； 計(jì)算得到第一光纖光柵的應(yīng)力應(yīng)變量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于檢測工程結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變的方法，其特征在于，根據(jù)如下 公式計(jì)算得到第一光纖光柵的應(yīng)變量：
其中，Ae為第一光纖光柵的應(yīng)變量；AA3為第一光纖光柵在測試狀態(tài)與初始狀態(tài) 的波長變化量；△A4為第二光纖光柵在測試狀態(tài)與初始狀態(tài)的波長變化量；KT3為第一光 纖光柵的波長變化量△A3對溫度的靈敏度系數(shù)；KT4為第二光纖光柵的波長變化量A入4 對溫度的靈敏度系數(shù)；為第一光纖光柵的波長變化量△X3對應(yīng)變的靈敏度系數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于檢測工程結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變的方法，包括如下步驟：將傳感器的基體固定設(shè)置于待檢測工程結(jié)構(gòu)上；在初始狀態(tài)，分別測量獲得第一光纖光柵和第二光纖光柵的波長；計(jì)算獲得初始狀態(tài)的溫度；在測試狀態(tài)，分別測量獲得第一光纖光柵和第二光纖光柵的波長；計(jì)算獲得測試狀態(tài)的溫度；分別計(jì)算獲得第一光纖光柵和第二光纖光柵在測試狀態(tài)與初始狀態(tài)的波長變化量；計(jì)算獲得測試狀態(tài)與初始狀態(tài)的溫度變化量；計(jì)算得到第一光纖光柵的應(yīng)力應(yīng)變量。所述方法，兩個(gè)光纖光柵都與基體的上表面直接接觸，且都隨基體材料的熱膨脹產(chǎn)生拉伸應(yīng)變，使得兩個(gè)光纖光柵的波長變化量對溫度的響應(yīng)一致，從而能夠提高對待檢測工程結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變的檢測精度。
【IPC分類】G01B11-16
【公開號】CN104567706
【申請?zhí)枴緾N201410821017
【發(fā)明人】孟凡勇, 賈利民
【申請人】北京交通大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月24日