高耐久性埋入式光纤光栅GFRP应变传感器

1.1 概述：
ZX-FBG S01B 高耐久性埋入式光纤光栅 GFRP 应变传感器是一款埋入式应变传感器,端部锚头采用扩径式设计,保证与被测部位协同变形，同时起到限定位置作用。合理的封装结构与尺寸设计，使其埋入后不影响结构的应力状态与分布，同时又具有较强的抗撞击性能,能经受工程现场复杂的施工环境。

1.2 产品原理：
光纤 Bragg 光栅(FBG, Fiber Bragg Grating)由于其结构简单、性能稳定，已被广泛的应用于各型传感器中。当光经过光纤 Bragg 光栅时，满足 Bragg 相位匹配条件的光会被反射回来；对不满足 Bragg 相位匹配条件的光，几乎全部会被投射出去。并且其传感特性会随着周围环境的变化而变化，利用光纤光栅对温度、压力的敏感特性，可制成各型温度、压力传感器。

基于光纤光栅的传感原理可知，光纤光栅的信号是波长编码的信号，但在实际应用中，光纤光栅传感器主要是用于测量温度、应力等物理量，就需要将这些物理量转变为波长信号。由耦合模理论可知：当满足相位匹配条件时，光栅的谐振波长为：

当光纤光栅受到的外界应力或者环境温度发生变化时，引起的变化，应力变化通过弹光效应进而引起了光纤光栅谐振波长的偏移，通过光谱仪或者光电检测系统，检测出谐振波长的偏移量，就可通过相应算法计算出相应的应力、温度的变化量。

1.3 产品优势：
（1）安装、布设简便、性能稳定、抗疲劳、耐久性强、抗电磁干扰；
（2）内部光纤感知区采用悬空封装，长期零点稳定、温度漂移小、安装操作简便、动态特性良好；
（3）尾部传输线采用耐腐蚀 PE 披覆铠装光缆，具有优异的耐温和耐腐蚀性能。 二、主要技术参数：
1. 名称：高耐久性表面式光纤光栅GFRP应变传感器
2. 光纤数量：1或2
3. 量程：-1500~3000  με
4. 分辨率：±1  με
5. 测量精度：0.5%F.S
6. 应变系数：0.8pm/  με
7. 线性度：99.9%
8. 重复性误差：≤0.5%
9. 中心波长：1528~1568nm
10. 反射率：≥90%
11. 标距尺寸：80mm~200mm
12. 应用对象：钢结构、混凝土13. 安装方式：埋入式
14. 连接方式：FC/APC
15. 工作温度范围：-30℃~+80℃
16. 用途：混凝土内部应变测试

三、安装步骤：

3.1 注意事项：
ZX-FBG-S01B 埋入式光纤光栅应变传感器属于高精度测量产品，在运输、使用、安装过程中注意轻拿轻放，切忌硬拉硬拽或撞击敲打，以免损坏或影响传感器的精度及稳定性。ZX-FBG-S01B 埋入式光纤光栅应变传感器虽可适应恶劣环境，在使用时应注意避免超过测量范围，同时应避免传感器长期在强酸、强碱的环境下工作。

3.2 初始检验:
光纤光栅传感器安装前，首先需检测外观是否完整、有无破损，然后将其连接到解调仪上，查看是否有波长数据正常输出，待数据稳定后，检查波长与相关参数设置是否接近，检测无误后可安装应用。传感器的量程为 3000 微应变左右，张拉传感器两端时显示的波长读数增加，但不能在两端拉伸过大，避免损坏传感器。

3.3 传感器安装:
1、 根据监测设计图的设计测点布设传感器；
2、 将应变计平行于结构应力方向安装；
3、 采用细扎丝或金属绑带将应变计捆绑在结构钢筋上，避开混凝土和振捣棒能直接冲击到的钢筋面。绑扎位置应在应变计两端，中间部分不容许绑扎。应变计为两端头紧贴钢筋，中间悬空状态；
4、 铠装光缆沿着结构钢筋走向分段固定于钢筋笼上，同样避开混凝土和振捣棒能直接冲击到的钢筋面，并间隔 1~2 米用细扎丝或扎带进行绑扎，以保证光缆走线整齐不松散为准。绑扎不宜过紧，铠装光缆也要略为松弛；
5、 混凝土分多次浇筑时，前期传感器线缆的引出端要加强保护，将铠装光缆穿入 HDPE 硅芯管进行保护，引出端挂贴保护标志；
6、 最终铠装光缆引出方式有多种，常见在模板接缝处打孔引出，或内置木盒，线盘绕其中，待拆模板后再引出，并挂贴保护标志；
7、 光纤光栅温度计的安装可参照光纤光栅应变计安装步骤，与光纤光栅应变计统一绑扎和保护；
8、 登记好每个测试点的应变计编号，保存好记录资料。
注意事项：
1、传感器间的线缆要略为松弛，绑扎不宜过紧。

3.3 光缆连接:
传感器和光缆接头应采取相印的保护措施，使其免受机械损伤，建议根据现场实际情况用角钢或槽钢加工成盖板扣在传感器顶部。

安装好的光缆每隔一定距离应当以线扣或扎带进行固定，以保证光缆走线整齐不松散为准，一般间隔 1.5 米固定一次，并将光缆穿入软管内进行二次保护，软管尽量放置在安全区域。

每个传感器安装后都应采集初始波长读数，以供后期对照，但传感器安装后存在徐变过程，因此建议安装 2-3 天后再进行采集。应变传感器需配备温度传感器进行温度补偿，补偿温度变化所导致的波长变化，从而剔除掉温度的影响。

法兰盘连接：一般用于 1 至 3 个光栅传感器串联、传输距离较短的情况下使用，直接将传感器的 FC/APC 接头与法兰盘对接，然后旋紧螺帽即可。对接过程中应该注意，FC/APC 接头上的卡栓与法兰盘上的凹槽位置相对应。

熔接方式：此种方式一般用于传感器布设数量较多，传输光缆距离较长的情况下使用。建议由专业的光纤维修工或熟练技工完成。

注意：光纤在熔接前，要将光缆的 FC/APC 头接入解调仪，确保该传感器的波长正确及损耗在合理范围内，否则，需检查光缆通道，排查问题后，方可将该传感器尾纤熔接到通道光缆。