具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

如图1-4所示，本发明的一种用于监测螺栓或螺母松动的联动监测系统，包括光纤力传感装置4，光纤力传感装置4包括光纤41和两个光纤连接部42；光纤41上固定有两个光纤连接部42，位于两个光纤连接部42之间的光纤41的长度被设置成大于两个光纤连接部42之间的直线距离；两个光纤连接部42之间的光纤41上设有形变感应段43，形变感应段43在光纤连接部42受到外部作用力时产生形变，两个光纤连接部42分别固定在两个螺栓或螺母上。

该联动监控系统上的光纤力传感装置4通过在光纤41上通过两个光纤连接部42固定并在两个光纤连接部42之间预留长度作为形变感应段43进行定性和/或定量，当光纤41被拉伸或压缩时，形变感应段43受到一定外力作用后会使光纤内特定波长的光产生反射或衍射，使得光纤41内相应波长的光的光信号产生变化。用在监测螺栓或螺母松动的监测系统中时，只有同一个螺栓或螺母上两个光纤力传感装置4都产生形变才能判断该螺栓或螺母发生松动，避免了因外界因素造成其中一个光纤力传感装置4产生形变造成的误判，实现了对风力发电机螺栓或螺母的实时准确的监控，可以及时发现风力发电机的螺栓或螺母松动或螺栓3断裂情况，以便及时维修，提高了风力发电机巡检维护的科学性与可靠性，降低了维护成本。

在本实施例中，以对螺栓的松动进行监测来进一步说明本发明的技术方案。由于螺栓的松动是一个渐变的过程，因此位于两个光纤连接部42之间的光纤41的长度被设置成大于两个光纤连接部42之间的直线距离，多余的长度可以使螺栓在松动并转动一定的长度后再将光纤拉断，这个预留的长度可以是螺栓在旋转一圈也可以是半圈，但是需要满足不会对风力发电机的固定产生安全隐患。

在本实施例中，该联动监测系统还包括固定部件，固定部件用于将光纤连接部42连接在螺栓3上。便于将光纤力传感装置4安装到待监测的螺栓3上。

其中，固定部件为仿形螺帽5，仿形螺帽5的中部包括有与螺栓3的头部的外部侧边相适配的多边形内孔的仿形安装部51，沿仿形安装部51的外侧边的周向方向上设有至少两个卡接部52，卡接部52用于固定光纤连接部42。将固定部件做成仿形螺帽5的形式，方便安装在螺栓3的头部上，仿形螺帽5上的两个卡接部52可以方便安装固定光纤力传感装置4的两个光纤连接部42。

仿形螺帽5的卡接部52内具有卡接槽521，卡接部52的两侧分别设有开口槽522，两个开口槽522位于卡接槽521的两端并与卡接槽521相连通，卡接槽521用于卡合固定光纤连接部42，光纤41穿过两个开口槽522。卡接部52采用上述结构形式是为了便于光纤连接部42快速卡接固定，同时又不会影响光纤41在螺栓3或螺母转动时被拉伸或被压缩。

在本实施例中，形变感应段43为光纤光栅。使用光纤光栅作为光纤41的形变感应段43，是因为光纤光栅具有体积小、波长选择性好、不受非线性效应影响、极化不敏感、带宽范围大、附加损耗小、器件微型化、耦合性好、可与其他光纤器件融成一体等特性，而且光纤光栅制作工艺比较成熟，易于与光纤系统连接、便于使用和维护、成本低，因此它具有良好的实用性。

为了使光纤41被拉伸时预留余量，避免光纤41微小的变化产生形变信号，影响使用效果，形变感应段43被设置成弯曲段。其中，形变感应段43可被设置成螺旋形结构、弧形结构或波浪形结构等。

两个光纤连接部42之间的光纤41外设有保护套44。设置保护套44可以将两个光纤连接部42之间的形变感应段43进行保护，避免外界环境对形变感应段43产生影响，造成光纤力传感装置4的输出信号结果不准确。其中，保护套44由弹性材料制成。在其它可实施方式中，保护套44也可用塑料、金属等材料制成，只要能对光纤41的形变感应段43进行保护即可。在具体实施的一个例子中，对保护套44内进行灌胶处理，胶水一般需要灌满保护套44，从而使得在光纤41被拉伸但是未被拉直的情况下，形变感应段43也能产生相应的形变，从而产生监测信号。胶水采用具有弹性的软胶，例如硅胶等，以确保可以随保护套一起具有一定拉伸长度。

联动监测系统还包括信号监测装置，光纤力传感装置4的光纤41的一端通过信号线与信号监测装置电连接；信号监测装置接收和解析光纤力传感装置4内部的光纤41内返回的光信号，并基于解析的结果判断螺栓3松动情况，具体可以进行定性或定量的判断。

下面以螺栓3松动时，对光纤力传感装置产生拉力导致其中的形变感应段43被拉伸来具体说明定性或定量判断的过程：例如基于解析的结果是否有信号进行定性判断，当解析的结果显示没有返回的信号时表示光纤力传感装置被拉断，即表示螺栓3松动了，还可以基于解析结果是否表示返回的光信号有变化进行定性判断，当有变化时表示光纤力传感装置受到了外力作用力，即表示螺栓3松动了；又例如基于解析的结果进行定量判断，具体可以通过解析出返回的光信号的偏移量可以得知螺栓3的具体松动的角度，还可以通过解析的结果显示没有返回的信号时表示光纤力传感装置被拉断，由于光纤力传感装置中预留有可变形的量，如果拉断表示螺栓3的松动达到了一定角度。

下面以螺栓3松动时，对光纤力传感装置产生压力导致其中的形变感应段43被压缩来具体说明定性或定量判断的过程：例如基于解析结果是否表示返回的光信号有变化进行定性判断，当有变化时表示光纤力传感装置受到了外力作用力，即表示螺栓3松动了；又例如基于解析的结果进行定量判断，具体可以通过解析出返回的光信号的偏移量可以得知螺栓3的具体松动的角度。

在本实施例中，由于光纤力传感装置4只有一端连接信号监测装置，向光纤力传感装置4发射激光时，该激光遇到光纤41上的形变感应段43时会返回到信号监测装置内，信号监测装置会对返回的激光信号进行解析和显示，因此在本实施例中，只需解析光纤力传感装置4的光的发射敏感性，其中，向光纤力传感装置4发射激光可以是信号监测装置内集成的激光发射器，也可以是外部激光发射器。

两个光纤连接部42分别固定在两个螺栓上，优选为将两个光纤连接部42分别固定在相邻的两个螺栓上，且在一个光纤连接部42保持不动时，另一个光纤连接部42在相邻的螺栓3沿松动方向旋转时使光纤41趋向于拉紧状态。为了使光纤41拉力传感装置4中光纤41上形变感应段43被拉伸产生形变信号，需要光纤41拉力传感装置4在安装时，使得光纤41在螺栓3沿松动方向转动时趋向于拉紧状态，而当为了使光纤41拉力传感装置4中光纤41上形变感应段43被压缩产生形变信号，需要光纤41拉力传感装置4在安装时，使得光纤41在螺栓3沿松动方向转动时趋向于放松状态。

本发明的一种利用上述的用于监测螺栓或螺母松动的联动监测系统进行监测的方法，包括以下步骤：

S1、所述光纤力传感装置内输入激光并返回光信号，所述信号监测装置监测接收所述光纤力传感装置返回的所述光信号，并通过所述光信号的波长确定所述光纤力传感装置的编号，其中，所述信号监测装置中预设有返回的所述光信号的波长与所述光纤力传感装置的编号的对应关系；

S2、所述信号监测装置解析所述光纤力传感装置返回的所述光信号，根据解析的结果判断与所述光纤力传感装置对应的所述螺栓或螺母松动情况，其中，所述信号监测装置中预设有所述光纤力传感装置的编号与所述螺栓或螺母的对应关系。

步骤S2中所述判断具体可以进行定性或定量的判断，下面以螺栓3松动时，对光纤力传感装置产生压力导致其中的形变感应段43被拉伸来具体说明定性或定量判断的过程：例如基于解析的结果是否有信号进行定性判断，当解析的结果显示没有返回的信号时表示光纤力传感装置被拉断，即表示螺栓3松动了，还可以基于解析结果是否表示返回的光信号有变化进行定性判断，当有变化时表示光纤力传感装置受到了外力作用力，即表示螺栓3松动了；又例如基于解析的结果进行定量判断，具体可以通过解析出返回的光信号的偏移量可以得知螺栓3的具体松动的角度，还可以通过解析的结果显示没有返回的信号时表示光纤力传感装置被拉断，由于光纤力传感装置中预留有可变形的量，如果拉断表示螺栓3的松动达到了一定角度。

下面以螺栓3松动时，对光纤力传感装置产生压力导致其中的形变感应段43被压缩来具体说明定性或定量判断的过程：例如基于解析结果是否表示返回的光信号有变化进行定性判断，当有变化时表示光纤力传感装置受到了外力作用力，即表示螺栓3松动了；又例如基于解析的结果进行定量判断，具体可以通过解析出返回的光信号的偏移量可以得知螺栓3的具体松动的角度。

在利用监控系统进行监控的过程中，由于需要监控的螺栓3有很多个，通常对应螺栓3会安装多个光纤力传感装置4，为了便于快速知道是哪个螺栓3发生松动，需要对每个光纤力传感装置4和螺栓3进行编号，如螺栓3编号为L1、L2到Ln，螺栓3两侧的光纤力传感装置4对应编号为T1和T2、T2和T3到Tn和T1。

向光纤力传感装置4内发射激光时，可向所有光纤力传感装置4同时发送波长随时间不断变化的激光，每个光纤力传感装置4同一时间会接收到同一个波长的光，但是由于每个光纤力传感装置4的光纤光栅的敏感波长不同，每个光纤力传感装置4仅会反射一种波长的光，例如一个光纤力传感装置4仅对332nm波长的光敏感，如果接收到343nm波长的光时，这个光纤力传感装置4是不会有反应的。这里假设编号为T1的光纤形变传感器可以反射中心波长为332nm的光，编号为T2的光纤形变传感器可以反射中心波长为352nm的光，当信号监测装置接收到的光的中心波长为332nm时，可以确定是编号为T1的光纤力传感装置4反射回来的光。

在本实施例中，为了节省设备成本，采用扫频激光器向所有光纤力传感装置4同时发送波长随时间不断变化的激光。

螺栓3发生松动会使对应的光纤力传感装置4内的光纤41发生形变，光纤41上的光纤光栅会使该波长的光信号在返回时的中心波长发生偏移，通过观察在信号监测装置上显示的不同波长的光信号的中心波长偏移的变化，即通过采用波分复用技术可以快速得到是哪个螺栓3发生松动，以便于快速维修。

具体地，当某一光纤力传感装置4受到拉力变形时，其反射回来的光信号的中心波长会发生偏移，但是每个光纤力传感装置4反射的光信号的中心波长的偏移量是有限的，本实施例中确保每个光纤力传感装置4反射的光信号的中心波长在发生最大偏移时，也不会相重合。因此根据信号监测装置接收到的返回的光信号的中心波长发生偏移时，也能确定反射该波长光的光纤力传感装置4的编号；比如信号监测装置接收到的光的中心波长为334nm，该波长334nm在编号为T2的光纤力传感装置4反射的光的中心波长的最大偏移范围，因此可以确认是编号为T2的光纤力传感装置4发生了形变。但是编号为T2的光纤力传感装置4对应编号为L1和L2的两个螺栓3，为了进一步确认是哪个螺栓3发生松动，再分别对编号为L1和L2的螺栓3上另一个光纤力传感装置4进行确认，假如L2上编号为T3的另一个光纤力传感装置4也发生了形变，通过信号监测装置就可快速知道编号为L2的螺栓发生松动，维修人员可以只检查编号为L2的螺栓3，并对其进行维修，不用一个一个去确认，极大的提高了检修效率。

信号监测装置会同时接收同一螺栓3的两个光纤力传感装置4返回的所述光信号并将该光信号解析成被测螺栓3的松动数据，以判断被测螺栓3的松动情况。同时使用两个光纤力传感装置4可以提高测试的可靠性。

在本实施例中，信号监测装置内集成有激光发射器、解调器，激光发射器用于发射激光，解调器用于对光纤41内返回的光信号进行解调并根据反射光谱的变化来判断作用于光纤光栅上的外部量的变化。信号监测装置用于预存光纤力传感装置4与螺栓3的对应编号，以及光纤力传感装置4的编号与其敏感波长的对应关系。

其中，在步骤S2中，每个螺栓3都有两个光纤力传感装置4进行监测，如果螺栓3呈环形排布，如图1所示，螺栓安装件1的一圈上有N个螺栓也只需要N个光纤力传感装置4，如果螺栓不是环形排布，N个螺栓也只需要N+1个光纤力传感装置4。当连接同一个螺栓3上的两个光纤力传感装置4生成的形变信号均发生变化时，可以判定该螺栓3发生松动。在进行判断时，只有同一个螺栓3上两个光纤力传感装置4都产生形变信号才能判断该螺栓3发生松动，避免了因外界因素造成其中一个光纤力传感装置4产生形变信号造成的误判，实现了对风力发电机螺栓3的实时准确的监控。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。