一種增敏型光纖光柵法蘭螺栓鬆動監測方法及監測裝置的製作方法
2023-05-19 17:41:01
專利名稱：一種增敏型光纖光柵法蘭螺栓鬆動監測方法及監測裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於檢測領域，尤其涉及一種用於對法蘭螺栓連接狀態進行監測的方法及裝置。
背景技術：
「法蘭螺栓連接」是壓カ容器、高聳結構(如輸電塔、電視塔)構件的主要連接方式。由於其連接螺栓-螺母在結構上無自鎖或鎖死結構，故在採用螺栓連接的連接固定處，在長期的荷載作用下，螺栓會出現鬆動現象，如未及時發現，會造成法蘭節點損傷的擴展，進而使結構發生破壞。
過去曾採用過用「雙螺母自鎖緊」的方式試圖阻止連接螺栓的鬆動問題，但是由於作業方法、實施成本或適用場合等方面的原因，一直未能完全解決法蘭連接螺栓的鬆動問題。因此，對法蘭螺栓連接進行有效監測，及時發現法蘭連接螺栓是否發生鬆動，對保障結構安全有著重要的現實意義。
公開日為2011年9月27日，公開號為CN 102170392A的中國發明專利申請中公開了 「ー種核主泵用螺栓鬆動監測裝置及其監測方法」，其通過旋轉螺栓組鬆動監測裝置和靜止螺栓組鬆動監測裝置中分別設置對應的第一 CXD數字相機和第二 CXD數字相機，並結合含有圖像識別模塊和預警系統的計算機，逐個計算出每個進行唯一性標示的螺栓的刻度線和對應的被固定的部件的刻度線之間的距離，根據該距離的跨度來進行不同的預警處理。很明顯，上述技術方案雖然簡潔有效，但只適合於某些個別的重要設備和關鍵位置，且實施成本較高，對於廣泛採用和大面積推廣實施，具有一定的難度。光纖光柵是近幾年發展迅速的新一代光無源器件，在光纖通信和光纖傳感等相關領域發揮著重要作用。以光纖光柵為傳感元件研製的傳感器具有靈敏度高、體積小、抗電磁輻射等特點，廣泛用於應變、溫度等物理量的測量。目前已有研究將光纖光柵傳感器直接安裝於法蘭連接的位置，利用光纖光柵傳感器檢測螺栓鬆動造成的法蘭連接處的應變變化，據此來判定螺栓是否發生鬆動。但在實際工程中，螺栓鬆動所引起的法蘭連接位置的應變變化極小，採用普通的光纖光柵傳感器無法有效地監測螺栓連接變化狀況。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種增敏型光纖光柵法蘭螺栓鬆動監測方法及監測裝置，其充分利用光纖光柵傳感元件的自身特點，較普通的光纖光柵傳感器具有更高的靈敏度，能夠有效監測法蘭螺栓鬆動產生的微小變形，是ー種高靈敏度的法蘭螺栓鬆動無損檢測方法，其靈敏度可調，便於適應實際工程的需求；其監測裝置的主體部分便於拆卸和更換，對原結構影響很小，便於推廣應用。本發明的技術方案是提供一種增敏型光纖光柵法蘭螺栓鬆動監測方法，其特徵所述的監測方法至少包括下列步驟A、在法蘭兩側對應設置兩個固定支座；B、設置一保護鋼管，將光纖光柵穿入保護鋼管中，使光纖光柵的柵區部分位於保護鋼管內，且不與保護鋼管直接接觸；C、設置兩個夾持部件；D、使用環氧樹脂膠，將保護鋼管兩側光纖光柵的光纖部分與兩個夾持部件分別對應粘接為一體，並使環氧樹脂固化；E、將兩個夾持部件分別對應固定在法蘭兩側的兩個固定支座上；F、採用上述結構來構成增敏監測裝置，對光纖光柵進行增敏；G、將增敏監測裝置發生的應變ε視為法蘭發生的應變；H、通過解調儀器檢測光纖光柵的柵區部分產生的應變ef ;I、根據光纖光柵柵區部分的應變ε f =增敏監測裝置的應變ε X增敏係數K的對應關係，得到法蘭上該處的應變；J、通過採用上述結構和方法，實現對法蘭螺栓鬆動情況進行增敏測量和監測。 進ー步的，上述的監測方法通過對光纖光柵進行增敏和測量，來監測法蘭螺栓鬆動產生的微小變形，進而實現法蘭螺栓鬆動的無損檢測。具體的，上述的增敏係數採用如下方式確定
權利要求
1. 一種增敏型光纖光柵法蘭螺栓鬆動監測方法，其特徵所述的監測方法至少包括下列步驟 A、在法蘭兩側對應設置兩個固定支座； B、設置一保護鋼管，將光纖光柵穿入保護鋼管中，使光纖光柵的柵區部分位於保護鋼管內，且不與保護鋼管直接接觸； C、設直兩個夾持部件； D、使用環氧樹脂膠，將保護鋼管兩側光纖光柵的光纖部分與兩個夾持部件分別對應粘接為一體，並使環氧樹脂固化； E、將兩個夾持部件分別對應固定在法蘭兩側的兩個固定支座上； F、採用上述結構來構成增敏監測裝置，對光纖光柵進行增敏； G、將增敏監測裝置發生的應變ε視為法蘭發生的應變； H、通過解調儀器檢測光纖光柵的柵區部分產生的應變εf ； I、根據光纖光柵柵區部分的應變ef=增敏監測裝置的應變ε X增敏係數K的對應關係，得到法蘭上該處的應變； J、通過採用上述結構和方法，實現對法蘭螺栓鬆動情況進行增敏測量和監測。
2.按照權利要求I所述的增敏型光纖光柵法蘭螺栓鬆動監測方法，其特徵是所述的監測方法通過對光纖光柵進行增敏和測量，來監測法蘭螺栓鬆動產生的微小變形，進而實現法蘭螺栓鬆動的無損檢測。
3.按照權利要求I所述的增敏型光纖光柵法蘭螺栓鬆動監測方法，其特徵是所述的增敏係數採用如下方式確定
4.按照權利要求I所述的增敏型光纖光柵法蘭螺栓鬆動監測方法，其特徵是所述保護鋼管的長度等於兩個夾持部件相對端之間的距離；保護鋼管及兩個夾持部件的長度之和，等於法蘭兩側對應的兩個固定支座外側端之間的距離。
5.按照權利要求I所述的增敏型光纖光柵法蘭螺栓鬆動監測方法，其特徵是所述的監測方法通過增加或減少保護鋼管的軸向長度來調節該裝置的靈敏度。
6.一種增敏型光纖光柵法蘭螺栓鬆動監測裝置，包括刻有光柵柵區的光纖，其特徵 在法蘭兩側對應設置兩個固定支座； 在光纖光柵的柵區部分設置一保護管； 在保護管兩端分別設置一夾持部件； 所述的兩個夾持部件分別與保護管兩端的光纖對應固接為一體； 所述的兩個夾持部件分別與法蘭兩側的固定支座固接。
7.按照權利要求6所述的增敏型光纖光柵法蘭螺栓鬆動監測裝置，其特徵是所述的保護管和夾持部件為鋼管。
8.按照權利要求6所述的增敏型光纖光柵法蘭螺栓鬆動監測裝置，其特徵是所述的兩個夾持部件經環氧樹脂與保護管兩端的光纖分別對應固接為一體。
9.按照權利要求6所述的增敏型光纖光柵法蘭螺栓鬆動監測裝置，其特徵是所述保護管的長度等於兩個夾持部件相對端之間的距離。
10.按照權利要求6所述的增敏型光纖光柵法蘭螺栓鬆動監測裝置，其特徵是所述保護管及兩個夾持部件的軸向長度之和，等於法蘭兩側對應的兩個固定支座外側端之間的距離。
11.按照權利要求6所述的增敏型光纖光柵法蘭螺栓鬆動監測裝置，其特徵是所述的兩個夾持部件經緊固件與法蘭兩側的固定支座分別固接。
全文摘要
一種增敏型光纖光柵法蘭螺栓鬆動監測方法及監測裝置，屬檢測領域。其採用增敏監測裝置對光纖光柵進行增敏，將敏監測裝置發生的應變視為法蘭發生的應變，通過解調儀器檢測光纖光柵的柵區部分產生的應變，得到法蘭上該處的應變，以此來監測法蘭螺栓鬆動產生的微小變形，進而實現法蘭螺栓鬆動的無損檢測。其較普通的光纖光柵傳感器具有更高的靈敏度，靈敏度可調，便於適應實際工程的需求；監測裝置的主體部分便於拆卸和更換，對原結構影響很小，便於推廣應用。可廣泛用於法蘭連接結構的螺栓鬆動監測領域。
文檔編號G01M13/00GK102706544SQ201210086548
公開日2012年10月3日 申請日期2012年3月28日 優先權日2012年3月28日
發明者任亮, 季獻武, 李宏男, 楊凌輝, 肖嶸 申請人:上海市電力公司, 華東電力試驗研究院有限公司, 大連理工大學