一种纽扣式点焊光栅传感器智慧支座

本发明属于桥梁工程健康监测与支座，尤其涉及一种纽扣式点焊光栅传感器智慧支座。

背景技术：

1、支座是桥梁结构中连接上部梁体与下部墩台的核心受力部件，承担着传递荷载、适应梁体转动与水平位移的功能，其工作状态直接影响桥梁的整体安全与使用寿命。随着桥梁运维向智能化、数字化方向发展，集成传感单元的智慧支座逐步得到应用，可实现支座受力、变形的长期实时监测，为桥梁健康评估提供数据支撑。

2、现有技术中，带监测功能的桥梁支座多采用传感器与支座本体一体化成型的结构，在实际工程应用中存在以下显著缺陷：

3、其一，传感器运维更换成本高。一体化成型的支座将传感单元内嵌于橡胶或钢板内部，当传感器出现失效、损坏或精度衰减时，无法单独更换传感元件，必须整体更换整套支座，不仅施工难度大、停机时间长，也造成了支座本体材料的极大浪费，全生命周期运维成本居高不下。

4、其二，传感器测量精度与长期可靠性不足。多数内置传感器采用表面粘贴式安装工艺，传感元件与支座基体的应力传递效率低，易受环境温湿度、胶层老化影响出现脱粘、漂移现象，测量精度难以满足长期监测要求；同时常规布置方式难以实现多维度受力的同步精准采集，无法全面反映支座的真实工作状态。

5、为此，提出一种纽扣式点焊光栅传感器智慧支座。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提出了一种纽扣式点焊光栅传感器智慧支座。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种纽扣式点焊光栅传感器智慧支座，包括从上至下依次设置的上连接钢板、橡胶支座和下连接钢板，所述上连接钢板与所述下连接钢板均为方形钢板，所述橡胶支座由多层橡胶板组合而成；还包括传感器钢板座和纽扣式点焊光栅传感器；所述传感器钢板座分别与所述橡胶支座、上连接钢板、下连接钢板通过柔性连接方式固定连接；所述传感器钢板座的表面开设有传感器安装槽，所述纽扣式点焊光栅传感器对应安装于所述传感器安装槽内；所述传感器钢板座上还开设有与所述传感器安装槽相连通的引线槽。

3、可选的，所述传感器安装槽与所述纽扣式点焊光栅传感器均设置有四组，四组所述传感器安装槽与四组所述纽扣式点焊光栅传感器的外径及数量一一匹配；四组所述纽扣式点焊光栅传感器在所述传感器钢板座的表面呈圆周四等分对称分布。

4、可选的，四组所述纽扣式点焊光栅传感器通过皮线串联相接，所述皮线布设于所述引线槽内部，并从所述传感器钢板座的一侧侧壁贯穿引出。

5、可选的，所述纽扣式点焊光栅传感器包括光纤导线、金属基板、粘贴胶水、不锈钢管、光纤热缩管、皮线以及飞秒脉冲光纤光栅；所述不锈钢管点焊固定于所述金属基板的表面；所述光纤导线依次穿设于所述皮线、光纤热缩管、飞秒脉冲光纤光栅以及不锈钢管的内部；所述皮线、光纤导线以及飞秒脉冲光纤光栅一体设置；所述粘贴胶水填充于所述不锈钢管的内腔，以封装固定所述光纤导线和飞秒脉冲光纤光栅。

6、可选的，所述不锈钢管通过便携式锂电池点焊机点焊固定于所述金属基板上；封装有光纤导线的点焊光栅传感单元通过3v到5v的便携式锂电池点焊机点焊集成至纽扣式基体中，形成所述纽扣式点焊光栅传感器；所述纽扣式点焊光栅传感器通过粘贴胶水粘接固定于所述传感器安装槽内。

7、可选的，所述传感器钢板座设置于所述橡胶支座与所述下连接钢板之间，所述传感器钢板座的上端面与所述橡胶支座的下端面贴合连接，所述传感器钢板座的下端面与所述下连接钢板的上端面贴合连接。

8、可选的，所述传感器安装槽为圆形沉槽，所述圆形沉槽的槽底为平整端面，所述纽扣式点焊光栅传感器的底面与所述传感器安装槽的槽底完全贴合。

9、可选的，所述引线槽沿所述传感器钢板座的径向延伸设置，且与所述传感器安装槽一一对应。

10、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

11、通过设置独立的传感器钢板座并以柔性连接方式与橡胶支座、上下连接钢板固接，在保障支座原有承载能力与变形协调性能不受传感结构干扰的前提下，实现了传感单元与支座主体的分体式架构；配合传感器钢板座表面开设的传感器安装槽及相连通的引线槽，可将纽扣式点焊光栅传感器稳定嵌装定位，当传感元件出现故障或精度衰减时，无需整体更换支座，仅需单独拆卸更换传感器即可，大幅降低全生命周期运维成本与施工难度，同时槽式贴合安装结构可保障应力高效传递，引线槽可对光纤线路形成机械防护，同步提升了受力监测的精度与传感系统的长期运行可靠性。

1.一种纽扣式点焊光栅传感器智慧支座，其特征在于，包括从上至下依次设置的上连接钢板（1）、橡胶支座（2）和下连接钢板（4），所述上连接钢板（1）与所述下连接钢板（4）均为方形钢板，所述橡胶支座（2）由多层橡胶板组合而成；还包括传感器钢板座（3）和纽扣式点焊光栅传感器（5）；所述传感器钢板座（3）分别与所述橡胶支座（2）、上连接钢板（1）、下连接钢板（4）通过柔性连接方式固定连接；所述传感器钢板座（3）的表面开设有传感器安装槽，所述纽扣式点焊光栅传感器（5）对应安装于所述传感器安装槽内；所述传感器钢板座（3）上还开设有与所述传感器安装槽相连通的引线槽（6）。

2.根据权利要求1所述的纽扣式点焊光栅传感器智慧支座，其特征在于，所述传感器安装槽与所述纽扣式点焊光栅传感器（5）均设置有四组，四组所述传感器安装槽与四组所述纽扣式点焊光栅传感器（5）的外径及数量一一匹配；四组所述纽扣式点焊光栅传感器（5）在所述传感器钢板座（3）的表面呈圆周四等分对称分布。

3.根据权利要求2所述的纽扣式点焊光栅传感器智慧支座，其特征在于，四组所述纽扣式点焊光栅传感器（5）通过皮线（506）串联相接，所述皮线（506）布设于所述引线槽（6）内部，并从所述传感器钢板座（3）的一侧侧壁贯穿引出。

4.根据权利要求1所述的纽扣式点焊光栅传感器智慧支座，其特征在于，所述纽扣式点焊光栅传感器（5）包括光纤导线（501）、金属基板（502）、粘贴胶水（503）、不锈钢管（504）、光纤热缩管（505）、皮线（506）以及飞秒脉冲光纤光栅（507）；所述不锈钢管（504）点焊固定于所述金属基板（502）的表面；所述光纤导线（501）依次穿设于所述皮线（506）、光纤热缩管（505）、飞秒脉冲光纤光栅（507）以及不锈钢管（504）的内部；所述皮线（506）、光纤导线（501）以及飞秒脉冲光纤光栅（507）一体设置；所述粘贴胶水（503）填充于所述不锈钢管（504）的内腔，以封装固定所述光纤导线（501）和飞秒脉冲光纤光栅（507）。

5.根据权利要求4所述的纽扣式点焊光栅传感器智慧支座，其特征在于，所述不锈钢管（504）通过3v到5v的便携式锂电池点焊机点焊固定于所述金属基板（502）上；封装有光纤导线（501）的点焊光栅传感单元通过便携式锂电池点焊机点焊集成至纽扣式基体中，形成所述纽扣式点焊光栅传感器（5）；所述纽扣式点焊光栅传感器（5）通过粘贴胶水（503）粘接固定于所述传感器安装槽内。

6.根据权利要求1所述的纽扣式点焊光栅传感器智慧支座，其特征在于，所述传感器钢板座（3）设置于所述橡胶支座（2）与所述下连接钢板（4）之间，所述传感器钢板座（3）的上端面与所述橡胶支座（2）的下端面贴合连接，所述传感器钢板座（3）的下端面与所述下连接钢板（4）的上端面贴合连接。

7.根据权利要求1所述的纽扣式点焊光栅传感器智慧支座，其特征在于，所述传感器安装槽为圆形沉槽，所述圆形沉槽的槽底为平整端面，所述纽扣式点焊光栅传感器（5）的底面与所述传感器安装槽的槽底完全贴合。

8.根据权利要求1所述的纽扣式点焊光栅传感器智慧支座，其特征在于，所述引线槽（6）沿所述传感器钢板座（3）的径向延伸设置，且与所述传感器安装槽一一对应。