CN103867793B - 一种可控预张拉的光纤光栅应变箍夹持器系统 - Google Patents
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Abstract
一种可控预张拉的光纤光栅应变箍夹持器系统，属于传感器技术领域。其特征是该夹持器系统应用于光纤光栅应变箍传感器，用来测量管道环向应变。其关键是向端部穿透螺丝孔旋入长杆螺丝以推动楔子滑动前进，根据解调仪读数控制光纤光栅波长的增量，实现可控预张拉，使传感器与管道外壁的紧密贴合，使传感器内部的光纤始终处于受拉有效测量状态。本发明的效果和益处是解决了光纤光栅应变箍传感器无法与管道紧密接触、不能准确测量管道环向应变的问题，提高了光纤光栅应变箍传感器的精度，具有预张拉可控制、制作与安装简便、适宜批量生产等优点。
Description
技术领域
本发明属于传感器技术领域，特别涉及到一种可控预张拉光纤光栅应变箍传感器夹持器系统的构造设计。
背景技术
光纤光栅作为近年来发展最为迅速的新一代无光源器件，在光纤通信和传感等相关领域发挥着愈来愈重要的作用。光纤光栅已广泛应用于传感器制作，但传统安装工艺有局限性。专利[名称：一种用于测量管道环向应变的应变箍传感器，公开号：CN102636128A，公开日：2012.08.15，中国]提出了一种测量管道环向应变的应变箍传感器，其使用的夹持方法是固定一端，手动拉紧传感器外层钢管进行固定。常会因为传感器没有贴紧管壁，内部光纤没有拉紧而使所测数据不准确。这是由于应变箍传感器与普通直线型传感器不同，制作过程中无法像直线型那样进行预张拉，而光纤材料的纤细易弯的性质决定其只能准确测到拉应力，而无法直接测到轴向压应力。由于大部分管道结构在安装应变箍传感器时已处于运营状态，当管道正常运营及加压时环向变形增大，测量可顺利完成；但发生泄漏或泵站调阀时，管道环向变形减小，则所述传感器内的光纤将处于放松状态而无法测到应力的变化。另外安装过程中，传统的人工拉伸夹持也不可避免地无法保证应变箍传感器与管道外壁紧密贴合，从而无法保证传感器与管道变形一致，导致测量不准确。因此提出了解决光纤光栅应变箍传感器无法准确测量管道环向应变这一问题的方法。
发明内容
本发明的目的是，提供一种用于测量管道环向应变的光纤光栅应变箍传感器的预张拉夹持器系统，解决普通光纤光栅应变箍传感器无法紧密贴合管道，内部光纤无法拉紧从而无法准确测量管道环向应变的问题。
本发明的技术方案是：其关键是向端部穿透螺丝孔旋入两枚长杆螺丝来推以动楔子滑动前进，根据解调仪读数控制光纤光栅波长的增量，实现可控预张拉，使传感器与管道外壁的紧密贴合，使传感器内部的光纤始终处于受拉有效测量状态。
所述可控预张拉的光纤光栅应变箍夹持器系统，其特征包括夹持器支座、有孔滑片、无孔滑片、固定片、楔子以及两枚长杆螺丝组成可控预张拉夹持器系统。该夹持器系统应用于光纤光栅应变箍传感器，用来测量管道环向应变。夹持器支座为金属材料，支座与管道的接触面为圆弧形，圆弧直径等于管道外径，沿支座长轴方向有一条贯通支座直槽，槽底轴线与管道外表面相切；对称轴左边开设长方形滑道；夹持器支座左端头开设一对端部穿透螺丝孔；左侧坡面开设两排螺丝孔，右侧坡面开设一对固定螺丝孔。封装光纤光栅传感器时，光纤两端分别穿入有孔滑片、无孔滑片下端的光纤孔，并将调配好的环氧树脂胶填充满光纤孔待其固结，有孔滑片、无孔滑片作为夹持件，其中一个开设方孔。
安装时将无孔滑片装入右侧夹持器支座槽，并用固定片将其固定在右侧坡面一对螺丝孔上；再将有孔滑片装入夹持器左侧支座直槽，此时有孔滑片上的方孔对齐于支座的长方形滑道，将楔子插入滑道中并穿过有孔滑片的方孔；先手工粗调使应变箍沿管道环向箍在管道上，将光纤光栅接入解调仪，根据解调仪读数控制光纤光栅波长的增量；使用两枚长杆螺丝微调预张拉的程度，张拉方法是：将左长杆螺丝和右长杆螺丝旋入支座左端的一对端部穿透螺丝孔，轮流旋入两枚长杆螺丝，推动楔子滑动，楔子又带动有孔滑片前进，最后用固定片与螺丝将有孔滑片固定在夹持器支座上，完成可控预张拉夹持的全部过程。
本发明的效果和益处是解决了光纤光栅应变箍传感器无法与管道紧密接触、不能准确测量管道环向应变的问题，保证了安装质量的一致性，提高了光纤光栅应变箍传感器的测量精度，使之应用范围也更广泛。具有预张拉可控制、制作与安装简便、适宜批量生产等优点。
附图说明
图1是光纤光栅应变箍传感器示意图。
图中：1夹持器；2光纤光栅传感器。
图2是可控预张拉的光纤光栅应变箍夹持器系统的构造示意图。
图中：3夹持器支座；4支座直槽；5滑道；6螺丝孔；7固定螺丝孔；8端部穿透螺丝孔；9有孔滑片；10固定片；11楔子；15左长杆螺丝；16右长杆螺丝。
图3是预张拉夹持器的零件分解图。
图3(a)是图2中的有孔滑片9，图中：13方孔；14光纤孔。
图3(b)是图2中的固定片10。
图3(c)是图2中的楔子11。
图3(d)是无孔滑片12的示意图，图中：14光纤孔。
图4是光纤光栅应变箍的预张拉夹持器的俯视图。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。
其夹持器支座3与管道的接触面为圆弧形，圆弧直径等于管道外径，沿支座长轴方向有一条贯通直槽4，槽底轴线与管道外表面相切；对称轴左边开设长方形滑道5；夹持器支座左端开设一对穿透螺丝孔8；左侧坡面开设两排螺丝孔6，右侧坡面开设一对固定螺丝孔7；封装光纤光栅传感器时，光纤两端分别穿入有孔滑片9、无孔滑片12下端的光纤孔14，并将调配好的环氧树脂胶填充满光纤孔待其固结。安装时将无孔滑片12装入右侧支座直槽4，并用螺丝将固定片10压在无孔滑片12上，拧紧将无孔滑片固定在右侧坡面处；再将有孔滑片9装入左侧支座直槽，此时无孔滑片上的方孔13对齐于夹持器支座的长方形滑道5，将楔子11插入滑道中并穿过有孔滑片的方孔13；先手工粗调使应变箍沿管道环向箍在管道上，将光纤光栅接入解调仪，根据解调仪数控制光纤光栅波长的增量；将左长杆螺丝15、右长杆螺丝16旋入夹持器支座左侧一对端部穿透螺丝孔8，使用长杆螺丝微调预张拉的程度，轮流旋入左长杆螺丝15、右长杆螺丝16，以确保无偏心并减小摩擦；左长杆螺丝15、右长杆螺丝16推动楔子11滑动，楔子又带动有孔滑片9前进；最后将固定片压在有孔滑片9上方，选取对应的螺丝孔6拧紧螺丝，将有孔滑片也固定在夹持器支座上，完成可控预张拉夹持的全部过程。
Claims (2)
1.一种可控预张拉的光纤光栅应变箍夹持器系统，包括夹持器支座(3)、有孔滑片(9)、无孔滑片(12)、固定片(10)、楔子(11)、左长杆螺丝(15)、右长杆螺丝(16)；其特征在于夹持器支座(3)为金属材料，支座与管道的接触面为圆弧形，圆弧直径等于管道外径，沿支座长轴方向有一条贯通支座直槽(4)，槽底轴线与管道外表面相切；对称轴左边开设长方形滑道(5)；夹持器支座左端开设一对端部穿透螺丝孔(8)；左侧坡面开设两排螺丝孔(6)，右侧坡面开设一对固定螺丝孔(7)；封装光纤光栅传感器时，光纤两端分别穿入有孔滑片(9)、无孔滑片(12)下端的光纤孔(14)，并将调配好的环氧树脂胶填充满光纤孔待其固结；安装时将无孔滑片(12)装入右侧支座直槽(4)，并用螺丝将固定片(10)压在无孔滑片(12)上，拧紧将此端固定在右坡面孔处；再将有孔滑片(9)装入左侧支座直槽(4)，滑片上的方孔(13)对齐于支座的长方形滑道(5)，将楔子(12)插入滑道中并穿过有孔滑片的方孔(13)；将光纤光栅接入解调仪，根据解调仪的读数来控制光纤光栅波长的增量，将左长杆螺丝(15)和右长杆螺丝(16)轮流旋入夹持器支座左侧一对端部穿透螺丝孔(8)，推动楔子(11)前进，楔子带动有孔滑片(9)前进；用固定片(10)与螺丝将有孔滑片固定在夹持器支座(3)上，完成可控预张拉。
2.根据权利要求1所述的一种可控预张拉的光纤光栅应变箍夹持器系统，其特征还在于：有孔滑片(9)、无孔滑片(12)作为夹持件，有孔滑片上开设方孔；向端部穿透螺丝孔(8)旋入长杆螺丝来推动楔子(11)滑动前进，实现可控预张拉。
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