基于光纤Bragg光栅应变传感器的量测锚杆拉力研究.pdf

《基于光纤Bragg光栅应变传感器的量测锚杆拉力研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2014年第33卷第4期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)37基于光纤Bragg光栅应变传感器的量测锚杆拉力研究赵成均，庄君刚，徐树振，王敏吉，李英娜，李川(昆明理工大学信息工程与自动化学院，云南昆明650500)摘要：由于被锚固结构自身的风化作用和锚杆自身的受力，蠕动变形等会改变锚杆的受力状态。为了实时反映锚杆的受力状态，将光纤Bragg光栅应变传感器通过引脚沿轴向焊接在锚杆的杆体上。由于锚杆杆体受力带动光纤Bragg光栅应变传感器引脚间距发生变化，使得应变传感器内的光纤Bragg光栅中心波长

2、发生移位。通过对光纤Bragg光栅中心波长移位量的测量，可以实现对锚杆轴向拉力的在线监测。锚杆拉力试验表明：拉力灵敏度为6．5pm／kN，线性度为l_78％Fs。关键词：光纤Bragg光栅；锚杆；应变传感器；拉力；波长移位中图分类号：TD322文献标识码：A文章编号：1000-9787(2013)04-0037-04ResearchontensionofanchorboltbasedonfiberBragggratingstrainsensorZHAOCheng-jun，ZHUANGJun-gang，XUShu—zhen，WANGMin-ji，LIY

3、ing—na，LIChuan(SchoolofInformationEngineeringandAutomation，KunmingUniversityofScienceandTechnology，Kumning650500，China)Abstract：Thestressstateofanchorboltchangesbecauseoftheweatheringofanchoringatmcture，thestressoftheboltitsef，thecreepdeformationwillchangestressstateofbolt．Inor

4、dertoreal-timereflectstressstateofstressstateofanchorbolt，thefiberBragggratingstrainsensorisweldedtotheboltbodybypininanaxialdirection．ThepindistanceoffiberBragggratingstrainsensorchangesbythestressoftheboh，whichmakesthefiberBragggratingcenterwavelengthoccurshiftinsidestrainsen

5、sor．ThroughdisplacementmeasurementofthefiberBragggratingcenterwavelength，on-linemonitoringofanchorbolt’Saxialtensioncanberealized．Tensiontestsofanchorboltindicatethatthesensitivityis6．5pm／kN．andthenonlinearityerroris1．78％FS．Keywords：fiberBragggrating；anchorboh；strainsensor；tens

6、ion；wavelengthshift0引言本文设计并加工了一种光纤Bragg光栅管式应变传感在结构工程应用中，锚杆在结构承受载荷前的作用是器，通过对锚杆杆体轴向拉力的测量，实现对锚杆受力的在预先对结构体受拉压的区域施加一定的应力。锚杆在轴向线监测。荷载作用过程中，某段的轴向拉力过大时锚杆很容易被破1量测锚杆的工作原理坏。拉力小于锚杆轴向拉力设计值的10％时，需要重新施锚杆的杆体采用中空热轧带肋螺纹钢材料制成，当横加张拉力。因此，需要对锚杆轴向拉力大小和变化过截面上的正应力不超过材料的比例极限时，不仅变形是弹程进行监测，比如：柴敬等人直接将光纤Bra

7、gg光栅粘贴在性的，而且伸长量与拉力呈正比，通过锚杆杆体拉伸产生的锚杆基材上，根据拉力和应变呈正比关系，利用光纤Bragg应变量来反映锚杆所受到的轴向拉力。将光纤Bragg光栅光栅波长的移位量获取杆体的应变量J。由于未经封装封装在保护管内，保护管通过内外调节螺母之间的引脚与的光纤Bragg光栅长期工作应承受不超过3000×10的拉锚杆杆体固定，杆体受拉使引脚支点间距离发生了变化带应变，而预应力锚杆长期工作在6000×10～一7000×10动应变传感器外管产生一定的应变量，该应变量转换为管的环境下’。通过直接粘贴光纤光栅测量锚杆杆体轴向内光纤Bragg

8、光栅的应变量，从而引起了光纤Bragg光栅中应变，光纤Bragg光栅波长变化会超出其测量范围。心波长发生移位