本實用新型屬于土木工程領(lǐng)域，具體涉及一種基于FBG傳感器的體外預(yù)應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

體外預(yù)應(yīng)力是指預(yù)應(yīng)力筋布置于混凝土截面以外的預(yù)應(yīng)力，與之相對應(yīng)的為傳統(tǒng)的預(yù)應(yīng)力筋布置于構(gòu)件截面內(nèi)的有粘結(jié)或無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力，具有如下優(yōu)點：大大減少預(yù)應(yīng)力摩擦損失，提高預(yù)應(yīng)力效益；避免了體內(nèi)布筋時腹板中由于波紋管較密，腹板不易振實的缺點；可以很方便地隨時檢查其狀態(tài)，補拉應(yīng)力損失，替換失效鋼束；體外預(yù)應(yīng)力的運用可以縮短工期，加快施工進度，減小構(gòu)件的截面尺寸，減輕構(gòu)件的自重，以節(jié)約材料，增大跨越能力，施工工序較為簡單，澆筑混凝土較方便，質(zhì)量容易保證。預(yù)應(yīng)力損失估計的準確性，對體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的安全性能及使用性能將產(chǎn)生很大的影響。若預(yù)應(yīng)力損失估計過大，為了保證預(yù)應(yīng)力度，會對結(jié)構(gòu)加大張拉應(yīng)力而保證有效預(yù)應(yīng)力的值，實際的受力會偏高，產(chǎn)生安全風(fēng)險，也造成了材料的浪費；反之，若預(yù)應(yīng)力損失估計過小，則會造成局部預(yù)壓應(yīng)力不足，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)過早開裂，達不到預(yù)壓的效果，影響結(jié)構(gòu)的安全。

目前，體外預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中，一般是通過局部檢測結(jié)構(gòu)的撓度、裂縫以及動力性能參數(shù)等物理量，來推斷結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，但對預(yù)應(yīng)力筋任意位置任意時刻的受力狀態(tài)的檢測尚無一套準確有效的測試方法，也相應(yīng)的無法快速準確地測量出預(yù)應(yīng)力筋的有效預(yù)應(yīng)力值。光纖布拉格光柵(FBG)傳感技術(shù)通過柵格反射波長的移動來感應(yīng)外界物理量的微小變化，具有質(zhì)量輕、體積小，靈敏度高，抗電磁干擾強，耐腐濁，傳輸頻帶寬，能實現(xiàn)分布或者準分布式測量，使用期內(nèi)維護費用低等優(yōu)點，并且能實現(xiàn)對應(yīng)變、應(yīng)力和溫度等多項內(nèi)容的監(jiān)測，因此，是未來結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的一種理想手段。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和FBG的優(yōu)點，本實用新型提供一種FBG傳感器體外預(yù)應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)，可實時檢測出體外預(yù)應(yīng)力受力狀態(tài)。

本實用新型采用如下具體技術(shù)方案實現(xiàn)上述目的：包括預(yù)應(yīng)力鋼絞線、FBG應(yīng)變傳感器和FBG溫度傳感器、波長解調(diào)儀、傳輸光纖、光纖傳輸系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其中，F(xiàn)BG應(yīng)變傳感器和FBG溫度傳感器通過傳輸光纖串聯(lián)并粘貼在鋼絞線表面，所述FBG應(yīng)變傳感器和FBG溫度傳感器通過傳輸光纖接入波長解調(diào)儀，所述波長解調(diào)儀連接光纖傳輸系統(tǒng)，所述光纖傳輸系統(tǒng)連接數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行實時監(jiān)控。

進一步的，所述FBG應(yīng)變傳感器與FBG溫度傳感器通過傳輸光纖串連于鋼絞線表面，這種布置方式使得FBG溫度傳感器既能測量溫度又可以當(dāng)作FBG應(yīng)變傳感器的溫度補償器，消除溫度的影響。

所述FBG應(yīng)變傳感器和FBG溫度傳感器設(shè)置為1個及1個以上，傳感器之間的間距不少于5cm，通過樹脂膠固定在經(jīng)過砂紙打磨的鋼絞線表面，所述FBG應(yīng)變傳感器和FBG溫度傳感器標距為可以為10cm、30cm、50cm或100cm。

所述FBG應(yīng)變傳感器與FBG溫度傳感器以及傳輸光纖表面涂抹環(huán)氧樹脂，既保護光纖避免受到外界沖擊而破壞，又確保傳感器與鋼絞線共同作用，保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的精確性，而且防止打磨過的鋼絞線氧化。

所述FBG應(yīng)變傳感器和FBG溫度傳感器通過傳輸光纖接入波長解調(diào)儀，波長解調(diào)儀接入光纖傳輸系統(tǒng)，光纖傳輸系統(tǒng)接入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括損傷識別、模型修正和安全評估與安全預(yù)警等子系統(tǒng)。

本實用新型采可實現(xiàn)對體外預(yù)應(yīng)力的實時監(jiān)測，測量結(jié)果實時可靠，精度高，可監(jiān)測應(yīng)力、應(yīng)變和溫度等多項內(nèi)容，有助于及時發(fā)現(xiàn)體外預(yù)應(yīng)力損失情況，及早采取補救措施，避免結(jié)構(gòu)受損。

附圖說明

圖1為本實用新型涉及的FBG傳感器體外預(yù)應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)示意圖。

圖中標號：1-鋼絞線，2-FBG應(yīng)變傳感器，3-FBG溫度傳感器，4-波長解調(diào)儀，5-傳輸光纖，6-光纖傳輸系統(tǒng)，7-數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，8-樹脂膠，9-環(huán)氧樹脂。

具體實施方式

如圖1所述，本實用新型的FBG傳感器體外預(yù)應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)，包括預(yù)應(yīng)力鋼絞線1、FBG應(yīng)變傳感器2和FBG溫度傳感器3，波長解調(diào)儀4，傳輸光纖5、光纖傳輸系統(tǒng)6和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)7，其中FBG應(yīng)變傳感器2和FBG溫度傳感器3通過傳輸光纖5串聯(lián)并粘貼在鋼絞線1表面，所述FBG應(yīng)變傳感器2和FBG溫度傳感器3通過傳輸光纖5接入波長解調(diào)儀4，所述波長解調(diào)儀4連接光纖傳輸系統(tǒng)6，所述光纖傳輸系統(tǒng)6連接數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)7進行實時監(jiān)控。

FBG應(yīng)變傳感器2和FBG溫度傳感器3設(shè)置為1個及1個以上，F(xiàn)BG應(yīng)變傳感器2和FBG溫度傳感器3的標距可以為10cm、30cm、50cm或100cm，傳感器之間的間距至少5cm。

FBG應(yīng)變傳感器2和FBG溫度傳感器3通過傳輸光纖5串連于經(jīng)過砂紙打磨的鋼絞線1表面，并且在FBG應(yīng)變傳感器2和FBG溫度傳感器3及傳輸光纖5表面涂抹一層環(huán)氧樹脂9，這既保護了光纖，又使得FBG傳感器測得數(shù)據(jù)更精確，更能反應(yīng)結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，從而提高智能鋼筋的靈敏度與精確性，而且防止打磨的鋼絞線1氧化。

所述FBG應(yīng)變傳感器2和FBG溫度傳感器3通過傳輸光纖5接入波長解調(diào)儀4，波長解調(diào)儀4接入光纖傳輸系統(tǒng)6，光纖傳輸系統(tǒng)6接入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)7，實現(xiàn)實時監(jiān)控。

所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)7包括損傷識別、模型修正和安全評估與安全預(yù)警等子系統(tǒng)。

上述為本實用新型的優(yōu)選實施方式，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利說明書所限定的本實用新型的精神和范圍內(nèi)，在形式和細節(jié)上對本實用新型所作出的各種變化，都屬于本實用新型的保護范圍。