本發(fā)明屬于工程材料測(cè)試領(lǐng)域，具體涉及應(yīng)用于工程材料的補(bǔ)償應(yīng)變測(cè)試方法。

背景技術(shù)：

在結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)分析中，常常輔之以結(jié)構(gòu)的應(yīng)變測(cè)試。鑒于電阻應(yīng)變測(cè)試技術(shù)具有“適用范圍廣、測(cè)試精度高、使用便捷、成本低廉”等一系列優(yōu)點(diǎn)，其已成為當(dāng)今工程技術(shù)人員藉以了解結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)重要的試驗(yàn)方法之一。

然而，電阻應(yīng)變測(cè)試技術(shù)通常并不能精確的測(cè)試結(jié)果，見(jiàn)《電阻應(yīng)變測(cè)試技術(shù)中的溫度補(bǔ)償功能辨析》。

目前，光柵應(yīng)變測(cè)試日益受到重視，然而，一般的光纖傳感器直徑至少都在3mm以上，需要進(jìn)行封裝。在檢測(cè)時(shí)，體積小的優(yōu)勢(shì)不是很明顯。

另外，光柵應(yīng)變測(cè)試容易受到溫度的影響，如何有效的消除該影響是測(cè)試方法是否可行的重要標(biāo)準(zhǔn)。重要的是，一般的光柵應(yīng)變測(cè)試還存在測(cè)試范圍小的不足，見(jiàn)《Contrast analyses of strain measurement offiber grating and resistance strain chip》。

因此，如何解決上述問(wèn)題，已成為本領(lǐng)域的重要課題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供應(yīng)用于工程材料的補(bǔ)償應(yīng)變測(cè)試方法，該方法的步驟為：

(1)利用光纖制作由6個(gè)波長(zhǎng)依次分布的、光柵間距為60mm、柵長(zhǎng)為8mm的Bragg光柵組成的光柵，所述Bragg光柵的折射率呈非均勻高斯分布；

(2)控制測(cè)點(diǎn)間距為10-15mm，利用膠黏劑將步驟(1)所得光柵粘結(jié)在工程材料表面；所述膠黏劑為EP膠黏劑或海燕914膠黏劑；

(3)將長(zhǎng)周期光柵并聯(lián)的黏貼在步驟(2)的光柵上；

(4)利用光譜分析儀分別對(duì)Bragg光柵的反射譜和長(zhǎng)周期光柵的透射譜的變化情況進(jìn)行檢測(cè)，應(yīng)變值的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

$\mathrm{\Δ}\mathrm{\ϵ}=({\mathrm{\Δ\λ}}_B-K_{TB}\frac{{\mathrm{\Δ\λ}}_L}{K_{TL}})/K_{\mathrm{\ϵ}B},$

其中K_TB為光纖Bragg光柵的溫度靈敏度系數(shù)，K_εB為光纖

Bragg光柵的應(yīng)變靈敏度系數(shù)，K_TL為長(zhǎng)周期光纖光柵的溫度靈敏度系數(shù)，△λ_L為長(zhǎng)周期光柵諧振波波長(zhǎng)的漂移量，Bragg光柵中心反射波長(zhǎng)的漂移量為△λ_B。

其中，

Δλ_B＝K_TBΔT+K_εBΔε

Δλ_L＝K_TLΔT

△T為溫度變化，△ε為應(yīng)力變化。

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)控制測(cè)點(diǎn)間距為10-15mm，并利用EP膠黏劑或海燕914膠黏劑黏貼時(shí)，可使得測(cè)試結(jié)果在250kN的拉拔荷載范圍內(nèi)都保持很好的線性關(guān)系。而如果只利用一般的環(huán)氧樹(shù)脂作為膠黏劑，測(cè)點(diǎn)間距在30mm時(shí)，只能在90kN的拉拔荷載下保持線性關(guān)系。

由于Bragg光柵同時(shí)感受溫度和應(yīng)變的變化，而長(zhǎng)周期光柵只感受相同環(huán)境下的溫度變化以及可忽略不計(jì)的橫向應(yīng)變。

優(yōu)選的，步驟(2)中測(cè)點(diǎn)間距為10mm。

優(yōu)選的，所述膠黏劑為EP膠黏劑。

優(yōu)選的，所述長(zhǎng)周期光柵的周期為5-10μm。更優(yōu)選的，所述長(zhǎng)周期光柵的周期為8μm。

所述工程材料為鋼筋混凝土柱。

本發(fā)明的有益效果：

1、本發(fā)明在檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)范圍廣，在250kN拉拔荷載下保持較好的線性關(guān)系；

2、可實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償應(yīng)變檢測(cè)。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體描述，有必要在此指出的是以下實(shí)施例只是用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員根據(jù)上述發(fā)明內(nèi)容所做出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

下述實(shí)施例的測(cè)試對(duì)象為鋼筋混凝土，鋼筋強(qiáng)度等級(jí)為HPB335。實(shí)施例1

(1)利用光纖制作由6個(gè)波長(zhǎng)依次分布的、光柵間距為60mm、柵長(zhǎng)為8mm的Bragg光柵組成的光柵，所述Bragg光柵的折射率呈非均勻高斯分布；

(2)控制測(cè)點(diǎn)間距為10mm，利用膠黏劑將步驟(1)所得光柵粘結(jié)在工程材料表面；所述膠黏劑為海燕914膠黏劑；

(3)將長(zhǎng)周期光柵并聯(lián)的黏貼在步驟(2)的光柵上；

(4)利用光譜分析儀分別對(duì)Bragg光柵的反射譜和長(zhǎng)周期光柵的透射譜的變化情況進(jìn)行檢測(cè)，應(yīng)變值的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

$\mathrm{\Δ}\mathrm{\ϵ}=({\mathrm{\Δ\λ}}_B-K_{TB}\frac{{\mathrm{\Δ\λ}}_L}{K_{TL}})/K_{\mathrm{\ϵ}B},$

其中K_TB為光纖Bragg光柵的溫度靈敏度系數(shù)，K_εB為光纖

Bragg光柵的應(yīng)變靈敏度系數(shù)，K_TL為長(zhǎng)周期光纖光柵的溫度靈敏度系數(shù)，△λ_L為長(zhǎng)周期光柵諧振波波長(zhǎng)的漂移量，Bragg光柵中心反射波長(zhǎng)的漂移量為△λ_B。

其中，

Δλ_B＝K_TBΔT+K_εBΔε

Δλ_L＝K_TLΔT

△T為溫度變化，△ε為應(yīng)力變化。

實(shí)施例2

(1)利用光纖制作由6個(gè)波長(zhǎng)依次分布的、光柵間距為60mm、柵長(zhǎng)為8mm的Bragg光柵組成的光柵，所述Bragg光柵的折射率呈非均勻高斯分布；

(2)控制測(cè)點(diǎn)間距為15mm，利用膠黏劑將步驟(1)所得光柵粘結(jié)在工程材料表面；所述膠黏劑為EP膠黏劑；

(3)將長(zhǎng)周期光柵并聯(lián)的黏貼在步驟(2)的光柵上；

(4)利用光譜分析儀分別對(duì)Bragg光柵的反射譜和長(zhǎng)周期光柵的透射譜的變化情況進(jìn)行檢測(cè)，應(yīng)變值的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

$\mathrm{\Δ}\mathrm{\ϵ}=({\mathrm{\Δ\λ}}_B-K_{TB}\frac{{\mathrm{\Δ\λ}}_L}{K_{TL}})/K_{\mathrm{\ϵ}B},$

其中K_TB為光纖Bragg光柵的溫度靈敏度系數(shù)，K_εB為光纖

Bragg光柵的應(yīng)變靈敏度系數(shù)，K_TL為長(zhǎng)周期光纖光柵的溫度靈敏度系數(shù)，△λ_L為長(zhǎng)周期光柵諧振波波長(zhǎng)的漂移量，Bragg光柵中心反射波長(zhǎng)的漂移量為△λ_B。

其中，

Δλ_B＝K_TBΔT+K_εBΔε

Δλ_L＝K_TLΔT

△T為溫度變化，△ε為應(yīng)力變化。

實(shí)施例3

(1)利用光纖制作由6個(gè)波長(zhǎng)依次分布的、光柵間距為60mm、柵長(zhǎng)為8mm的Bragg光柵組成的光柵，所述Bragg光柵的折射率呈非均勻高斯分布；

(2)控制測(cè)點(diǎn)間距為12mm，利用膠黏劑將步驟(1)所得光柵粘結(jié)在工程材料表面；所述膠黏劑為海燕914膠黏劑；

(3)將長(zhǎng)周期光柵并聯(lián)的黏貼在步驟(2)的光柵上；

(4)利用光譜分析儀分別對(duì)Bragg光柵的反射譜和長(zhǎng)周期光柵的透射譜的變化情況進(jìn)行檢測(cè)，應(yīng)變值的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

$\mathrm{\Δ}\mathrm{\ϵ}=({\mathrm{\Δ\λ}}_B-K_{TB}\frac{{\mathrm{\Δ\λ}}_L}{K_{TL}})/K_{\mathrm{\ϵ}B},$

其中K_TB為光纖Bragg光柵的溫度靈敏度系數(shù)，K_εB為光纖

Bragg光柵的應(yīng)變靈敏度系數(shù)，K_TL為長(zhǎng)周期光纖光柵的溫度靈敏度系數(shù)，△λ_L為長(zhǎng)周期光柵諧振波波長(zhǎng)的漂移量，Bragg光柵中心反射波長(zhǎng)的漂移量為△λ_B。

其中，

Δλ_B＝K_TBΔT+K_εBΔε

Δλ_L＝K_TLΔT

△T為溫度變化，△ε為應(yīng)力變化。

對(duì)比實(shí)施例1

除控制測(cè)點(diǎn)間距為30mm，利用普通環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行黏貼之外，其余與實(shí)施例1一致。

實(shí)驗(yàn)例

對(duì)實(shí)施例1-3和對(duì)比實(shí)施例1進(jìn)行實(shí)測(cè)與理論應(yīng)變對(duì)比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下：

實(shí)施例1在拉拔荷載250kN范圍內(nèi)，與理論應(yīng)變十分吻合，在250-280kN僅有20-25％的偏離；

實(shí)施例2在拉拔荷載230kN范圍內(nèi)，與理論應(yīng)變十分吻合，在230-280kN僅有10-35％的偏離；

實(shí)施例3在拉拔荷載230kN范圍內(nèi)，與理論應(yīng)變十分吻合，在230-280kN僅有10-35％的偏離；

對(duì)比實(shí)施例1在拉拔荷載90kN范圍內(nèi)，與理論應(yīng)變十分吻合，在90-130kN有45-150％的偏離。