位移測(cè)試部件，并根據(jù)下式計(jì)算被測(cè)對(duì) 象的局部位移，
[0050]
[0051] 進(jìn)一步的，所述的局部位移測(cè)量裝置中，F(xiàn)BG傳感器通過膠貼方式安裝在彈性體表 面。
[0052] 進(jìn)一步的，所述的局部位移測(cè)量裝置，通過調(diào)節(jié)彈性體初始應(yīng)變和彈性體的長(zhǎng)度， 設(shè)定測(cè)量量程。
[0053] 進(jìn)一步的，所述的局部位移測(cè)量裝置，通過調(diào)節(jié)彈性體的厚度來調(diào)節(jié)測(cè)量靈敏度， 彈性體越厚，靈敏度越高。
[0054] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：1、能夠解決三軸試樣局部位移的精密測(cè)量問題，滿足小應(yīng)變 的測(cè)量需求。2、測(cè)量精度高，安全性好，裝置簡(jiǎn)單。3、具有抗電磁干擾以及耐腐蝕，并且不 存在水中短路的問題。
【附圖說明】
[0055] 圖1為本發(fā)明的基于FBG的局部位移測(cè)量裝置示意圖；
[0056] 圖2為本發(fā)明的固定部件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0057] 圖3為本發(fā)明的光纖光柵信號(hào)處理器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
[0058] 其中：1-彈性體、2-FBG傳感器、3-固定部件、4-光纖、5-光纖光柵信號(hào)處理器、 6_被測(cè)對(duì)象（土體）。
【具體實(shí)施方式】
[0059] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要 彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0060] 如圖1示，本實(shí)施例中，該局部位移測(cè)量裝置包括銅質(zhì)彈性體（I)，F(xiàn)BG傳感器（2)， 固定部件（3)，光纖⑷和光纖光柵信號(hào)處理器（5);被測(cè)對(duì)象（6)為土體。
[0061] 本實(shí)施例裝置是采用這樣的方法制作的：選用FBG傳感器，波長(zhǎng)在1510nm-1590nm 之間，將FBG傳感器安裝銅質(zhì)彈性體表面幾何中心位置，安裝之前，銅質(zhì)彈性體表面需要做 拋光處理，使其表面潔凈，然后將FBG傳感器用環(huán)氧樹脂保護(hù)封裝，F(xiàn)BG傳感器安裝時(shí)需將 FBG傳感器拉直并施加一定的預(yù)應(yīng)變，F(xiàn)BG傳感器通過光纖連接到光纖光柵信號(hào)處理器，采 集、儲(chǔ)存數(shù)
[0062] 據(jù)，并計(jì)算和顯示測(cè)量結(jié)果。試驗(yàn)時(shí)，將固定部件首先固定在被測(cè)對(duì)象外表面，待 固定部件完全固定好后，將本發(fā)明的局部位移測(cè)量裝置安裝于兩個(gè)固定部件之間，通過光 纖連接到光纖光柵信號(hào)處理器就可以得到采集本發(fā)明的局部位移測(cè)量裝置的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。通 過增加彈性體的長(zhǎng)度可以增加測(cè)量的量程；進(jìn)一步的，如果增加彈性體的初始應(yīng)變，可以提 高循環(huán)加卸載試驗(yàn)時(shí)的測(cè)量精度。
[0063] 如圖2示，本實(shí)施例所設(shè)計(jì)的固定部件（3)，選用強(qiáng)度高、質(zhì)量輕的金屬材料，如鋁 材、銅、不銹鋼等，將所選材料按如圖所示的尺寸加工，制作好的固定裝置通過固定在被測(cè) 對(duì)象表面。所述的固定部件（3)的安裝位置之間的距離略小于彈性體的長(zhǎng)度（通常小于 Imm~2mm)，以提供初始應(yīng)變值。
[0064] 如圖3所示，本實(shí)施例所采用的光纖光柵信號(hào)處理器主要結(jié)構(gòu)包括寬帶光源、3dB 耦合器、光探測(cè)器和計(jì)算機(jī)及接口部件。寬帶光源發(fā)出的激光經(jīng)過3dB耦合器后沿光纖傳 輸?shù)紽BG傳感器，有一部分光經(jīng)過干涉后會(huì)沿著光纖反向傳回，發(fā)射回來的光經(jīng)過3dB耦合 器被光探測(cè)器采集，反射回來的光的波長(zhǎng)與FBG傳感器所受到的應(yīng)變和溫度有唯一的對(duì)應(yīng) 關(guān)系，如公式（1)所示。因此，根據(jù)采集到的波長(zhǎng)的變化，可以得到FBG傳感器的應(yīng)變或溫 度值。在溫度恒定的情況下，可直接通過FBG傳感器得到彈性體的應(yīng)變；在溫度變化較大情 況下，單獨(dú)的FBG溫度傳感器測(cè)量得到溫度的值，然后進(jìn)行溫度補(bǔ)償，通過公式（1)可得到 應(yīng)變值。
[0065] 本發(fā)明所設(shè)計(jì)的測(cè)量裝置，沒有涉及到電信號(hào)，所以在水下和潮濕環(huán)境中不存在 短路問題，本裝置還可應(yīng)用于鋼鐵、木材、巖石、混凝土的局部小應(yīng)變測(cè)試。
[0066] 本發(fā)明未詳細(xì)說明部分屬本領(lǐng)域技術(shù)人員公知常識(shí)。
[0067] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以 限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含 在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種局部位移測(cè)量裝置，包括彈性體（I)、FBG傳感器（2)、光纖（4)、光纖光柵信號(hào) 處理器（5);其特征在于： 其中，所述彈性體（1)是長(zhǎng)方體或矩形片狀具有彈性的金屬材料制成； 所述FBG傳感器（2)安裝在所述彈性體（1)表面縱向中軸線上，構(gòu)成應(yīng)變傳感部件，其FBG傳感器（2)通過光纖（4)連接光纖光柵信號(hào)處理器（5); 所述光纖光柵信號(hào)處理器（5)包括寬帶光源、3dB耦合器和光探測(cè)器、接口部件和計(jì)算 機(jī)，用以采集、接收、存儲(chǔ)、顯示FBG傳感器（2)的應(yīng)變值，并根據(jù)下式計(jì)算被測(cè)對(duì)象的局部 位移，其中，e?為FBG傳感器的應(yīng)變變化值，1和t分別為所述彈性體（1)的長(zhǎng)度和厚度，x。為所述FBG傳感器（2)的坐標(biāo)，該坐標(biāo)以彈性體下端部為基準(zhǔn)； 工作中，將應(yīng)變傳感部件兩端通過固定部件安裝到被測(cè)對(duì)象部位，對(duì)FBG傳感器（2)的 應(yīng)變進(jìn)行監(jiān)測(cè)，由光纖光柵信號(hào)處理器（5)根據(jù)FBG傳感器（2)的應(yīng)變變化值計(jì)算出局部 位移。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的局部位移測(cè)量裝置，其特征在于，所述FBG傳感器（2)安裝在 所述彈性體（1)表面幾何中心處，到彈性體上下端面距離相同，構(gòu)成局部位移測(cè)試部件，并 根據(jù)下式計(jì)算被測(cè)對(duì)象的局部位移，3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的局部位移測(cè)量裝置，其特征在于，所述的FBG傳感器（2) 通過膠貼方式安裝在彈性體（1)表面。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的局部位移測(cè)量裝置，其特征在于，可通過調(diào)節(jié)彈性體（1) 初始應(yīng)變和彈性體（1)的長(zhǎng)度，設(shè)定測(cè)量量程。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的局部位移測(cè)量裝置，其特征在于，可通過調(diào)節(jié)彈性體（1) 的厚度，調(diào)節(jié)測(cè)量靈敏度，彈性體（1)越厚，靈敏度越高。
【專利摘要】一種基于布拉格光纖光柵傳感器的測(cè)量局部位移的裝置，包括FBG傳感器、光纖、彈性體、光纖光柵信號(hào)處理器；工作狀態(tài)下，當(dāng)被測(cè)對(duì)象發(fā)生位移時(shí)，結(jié)構(gòu)的變形會(huì)引起彈性體的變形，進(jìn)而引起光纖光柵的變形，光纖光柵的變形可通過光纖光柵信號(hào)處理器得到，進(jìn)一步通過公式可以反算得到被測(cè)對(duì)象的變形，實(shí)現(xiàn)被測(cè)對(duì)象局部位移的精密測(cè)量。
【IPC分類】G01B11/02
【公開號(hào)】CN105136041
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510512811
【發(fā)明人】徐東升, 劉華北
【申請(qǐng)人】華中科技大學(xué)
【公開日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2015年8月19日