數(shù)據(jù)；⑥相對其他測試豎向應變傳感器，擴展到相同監(jiān)控范圍尺度，本傳感器造價要低很多本傳感器亦可用于長期永久變形監(jiān)測。
【附圖說明】
[0017]附圖1是基于光纖傳感技術的瀝青路面連續(xù)豎向變形監(jiān)測傳感器主要部件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中:1傳輸光纖；2光柵；3曲率應變轉(zhuǎn)換條；4單端固定塊；5螺旋鋼管；6固定線；7方向控制座；8防水套。
[0019]附圖2是傳感器整體布設示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合技術方案和附圖詳細說明本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0021]如圖所示，主要包括傳輸光纖1、光柵2、曲率應變轉(zhuǎn)換條3、單端固定塊4、螺旋鋼管5、固定線6、方向控制座7、防水套8。
[0022]曲率應變轉(zhuǎn)換條表面沿縱向直線貼有多個裸光纖光柵或裸光纖光柵串，曲率應變轉(zhuǎn)換條穿于螺旋鋼管中。曲率應變轉(zhuǎn)換條的一端利用單端固定塊與螺旋鋼管固接，保證曲率應變轉(zhuǎn)換條與螺旋鋼管不發(fā)生相對運動，且光纖光柵位于曲率應變轉(zhuǎn)換條與螺旋鋼管接觸線的正對方。傳感器埋設時可以根據(jù)需要設置曲率應變轉(zhuǎn)換條處于螺旋鋼管正上方或正下方。
[0023]利用固定線在選定位置以一定密度從螺旋鋼管的螺旋縫隙繞緊曲率應變轉(zhuǎn)換條，固定線接頭粘于螺旋鋼管外側(cè)，固定線需表面光滑，作用是保證曲率應變轉(zhuǎn)換條在螺旋鋼管截面方向與螺旋鋼管不發(fā)生相對運動，但在軸向上可以自由活動。因此在螺旋鋼管發(fā)生彎曲變形時，曲率應變轉(zhuǎn)換條也受迫只進行純彎曲變形，在軸向上并不額外受螺旋鋼管帶來的拉力。因為曲率應變轉(zhuǎn)換條截面尺寸固定，光柵應變只與所在點的曲率半徑有關，且成反比例。在忽略光纖本身尺寸剛度影響時，按如下關系式計算:
[0024]I/P = ε /y
[0025]其中P為所測點曲率半徑，ε是光纖光柵應變，y為光柵距曲率應變轉(zhuǎn)換條中性軸距離。若考慮光纖尺寸剛度影響，則光柵與所在點曲率可由有限元建模方法計算，由于所用材料的線彈性特質(zhì)，光柵應變與所在點的曲率半徑仍是線性關系。
[0026]在螺旋鋼管外部套有薄塑料防水套，防止布設后水份進入。分別將測試段螺旋鋼管的兩端固定在方向控制座上，布設時傳感器放置在平整面上以保證曲率應變轉(zhuǎn)換條根據(jù)布設要求處于螺旋鋼管的正上方或正下方。
[0027]該瀝青路面連續(xù)豎向變形監(jiān)測傳感器適合布設在被測瀝青路面層底部。布設層下層壓實平整后，將傳感器放置于待測位置，在單個或兩個方向控制座底部與底面層固定，以穩(wěn)定傳感器布設位置及方向。光纖光柵傳輸段經(jīng)由保護線引至道路結(jié)構(gòu)外測試點。之后按瀝青路面成型程序完成被測瀝青路面層的攤鋪及碾壓。傳感器放置固定后及路面層碾壓完成后可分別進行光纖光柵應變測量，以獲取初始參考值，了解傳感器，即被測路面層底，初始形態(tài)。在進行道路結(jié)構(gòu)豎向應變場測試時，適用于動靜態(tài)加載形式，螺旋鋼管緊貼道路結(jié)構(gòu)層隨之發(fā)生彎曲變形，實時測量出各個光纖光柵的應變響應。利用多項式擬合等方法以各離散點的光纖光柵應變值擬合出傳感器所在位置的整條連續(xù)應變曲線，再利用曲率應變轉(zhuǎn)換條的截面形狀可以輕易的計算出曲率應變轉(zhuǎn)換條的整條彎曲狀態(tài)曲線，也就近似等同于道路結(jié)構(gòu)層底部的動靜態(tài)豎向變化曲線。道路結(jié)構(gòu)層底部的動靜態(tài)變化曲線的測試精度由光纖光柵的放置數(shù)量、密度和測試長度來改變。以變形很小的方向控制座處為曲線對齊點，每次測試的變化曲線與初始狀態(tài)的傳感器測試曲線差即為被測層的連續(xù)豎向變形曲線。通過長期數(shù)據(jù)采集，監(jiān)測路面結(jié)構(gòu)的豎向永久變形。
【主權(quán)項】
1.一種基于光纖傳感技術的瀝青路面連續(xù)豎向變形監(jiān)測傳感器，包括裸光纖光柵、曲率應變轉(zhuǎn)換條、單端固定塊、螺旋鋼管、固定線、方向控制座、防水套；其特征在于:裸光纖光柵作為變形敏感元件；曲率應變轉(zhuǎn)換條表面沿縱向直線貼有多個裸光纖光柵或裸光纖光柵串，穿于螺旋鋼管中；曲率應變轉(zhuǎn)換條的一端利用單端固定塊與螺旋鋼管固接，光纖光柵位于曲率應變轉(zhuǎn)換條與螺旋鋼管接觸線的正對方；固定線在特定位置從螺旋鋼管的螺旋縫隙繞緊曲率應變轉(zhuǎn)換條，固定線接頭粘于螺旋鋼管外側(cè)；螺旋鋼管外部套有防水套；測試段螺旋鋼管的兩端固定在方向控制座上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光纖傳感技術的瀝青路面連續(xù)豎向變形監(jiān)測傳感器，其特征在于:傳感器由多個裸光纖光柵或裸光纖光柵串同時測試，不能僅用單一光纖光柵。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于光纖傳感技術的瀝青路面連續(xù)豎向變形監(jiān)測傳感器，其特征在于:傳感器的長度大于被測變形區(qū)域長度，起始端的方向控制座遠離被測變形區(qū)域，變形區(qū)域光柵布置比起始區(qū)域密集。4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種基于光纖傳感技術的瀝青路面連續(xù)豎向變形監(jiān)測傳感器，其特征在于:曲率應變轉(zhuǎn)換條由高彈性纖維強化塑料或金屬材料構(gòu)成；單端固定塊采用環(huán)氧樹脂材料或金屬材料構(gòu)成；固定線為工程塑料線或金屬絲；方向控制座則由金屬材料或纖維強化塑料構(gòu)成；防水套由薄硬塑料材料構(gòu)成。5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的一種基于光纖傳感技術的瀝青路面連續(xù)豎向變形監(jiān)測傳感器，其特征在于:該傳感器布設在被測瀝青路面層底部；布設層下層壓實平整后，將傳感器放置于待測位置，在單個或兩個方向控制座底部與底面層簡單固定。6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的一種基于光纖傳感技術的瀝青路面連續(xù)豎向變形監(jiān)測傳感器，其特征在于:用于動靜態(tài)加載形式時，螺旋鋼管緊貼道路結(jié)構(gòu)層隨之發(fā)生彎曲變形，實時測量出各個光纖光柵的應變響應；利用多項式擬合等方法以各離散點的光纖光柵應變值擬合出傳感器所在位置的整條連續(xù)應變曲線，再利用曲率應變轉(zhuǎn)換條的截面形狀計算出曲率應變轉(zhuǎn)換條的整條彎曲狀態(tài)曲線；以變形很小的方向控制座處為曲線對齊點，每次測試的變化曲線與初始狀態(tài)的傳感器測試曲線差即為被測層的連續(xù)豎向變形曲線。
【專利摘要】一種基于光纖傳感技術的瀝青路面連續(xù)豎向變形監(jiān)測傳感器，屬于道路設備技術領域。其特征是布設在被測瀝青路面層底部，布設層下層壓實平整后，將傳感器放置于待測位置，之后直接進行道路鋪設、碾壓?？梢赃m用于動靜態(tài)加載形式，螺旋鋼管緊貼道路結(jié)構(gòu)層隨之發(fā)生彎曲變形，實時測量出各個光纖光柵的應變值。利用多項式擬合等方法利用各離散點的光纖光柵應變值擬合出傳感器所在位置的整條連續(xù)應變曲線，再利用曲率應變轉(zhuǎn)換條的截面形狀計算出道路結(jié)構(gòu)層底部的動靜態(tài)變化曲線。也可以通過長期數(shù)據(jù)采集，監(jiān)測路面結(jié)構(gòu)的豎向永久變形。本發(fā)明的效果和益處是造價低，使用簡單，布設方便，不影響路面正常施工，精度高，測試范圍大，動靜態(tài)都可測試。
【IPC分類】G01B11/16, E01C23/01
【公開號】CN105064187
【申請?zhí)枴緾N201510253059
【發(fā)明人】劉婉秋, 周紅媚, 王博實, 周智
【申請人】大連理工大學
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年5月18日