CN105806241A - 自体预拉全弹簧被覆的光纤检测结构 - Google Patents
自体预拉全弹簧被覆的光纤检测结构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105806241A CN105806241A CN201510979305.6A CN201510979305A CN105806241A CN 105806241 A CN105806241 A CN 105806241A CN 201510979305 A CN201510979305 A CN 201510979305A CN 105806241 A CN105806241 A CN 105806241A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- spring
- optical fiber
- fiber
- coating
- prestretching
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 title claims abstract description 108
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title abstract description 17
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 200
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 70
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 70
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 41
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 82
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 82
- 238000003491 array Methods 0.000 claims description 68
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 14
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 14
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 6
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 claims 4
- 238000007363 ring formation reaction Methods 0.000 claims 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 14
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 abstract description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 9
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 25
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 25
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 13
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 10
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 5
- 230000005483 Hooke's law Effects 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 3
- 238000011112 process operation Methods 0.000 description 3
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000036541 health Effects 0.000 description 2
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 1
- 241001269238 Data Species 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 210000000270 basal cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 1
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 230000001808 coupling effect Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000011982 device technology Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 1
- 239000013536 elastomeric material Substances 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000002372 labelling Methods 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 230000005226 mechanical processes and functions Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 210000001170 unmyelinated nerve fiber Anatomy 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
- G01B11/165—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge by means of a grating deformed by the object
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
- G01B11/18—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge using photoelastic elements
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optical Transform (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
Abstract
本发明光纤检测弹簧是由较长的圆筒形拉张螺旋弹簧串联较短圆筒形压缩螺旋弹簧，再串联较长的圆筒形拉张螺旋弹簧，所组成内外径相同的弹簧，且内置己制成有一段长光纤光栅的一条单模态光纤。其中有光栅的一段长光纤被己压缩至预设标距长度的圆筒形压缩螺旋弹簧两端固定后释放施力，以达到作为预设此检测元件最大容许压缩应变量的预拉方法和制造技术。此可创造出一种符合标准化0.9mm外径，全长以弹簧材料被覆的全弹簧外被覆保护层及形成弹性伸长的弹性域内，线形应力应变关系的自体预拉光纤检测弹簧结构。
Description
技术领域
本发明有关于一种光纤检测弹簧作为物理特性的应变量预设及量测应变装置的技术，且更具体而言，直接预设应变感应范围值在检测元件作用力的轴向应力检测区，以精确量测应变的技术。
背景技术
现有的以光纤制成光纤光栅(FiberGrating)作为光纤检测功能，可以依各种不同量测点特性、形状、用途及目的等做成各种结构，组成优良的应变检测元件，并以外接光波长扫描仪精确测出应变数值。光纤光栅又称为光纤布拉格光栅(FiberBraggGratingFBG)可做为光纤光栅传感器，以下简称FBG。FBG是利用同调激光在光纤上曝光，以造成被照射段光纤核心(CORE)折射率永久改变，并成为该段折射率具有明暗周期性条纹间距Λ的光纤，称为光纤光栅，又称为光纤布拉格光栅。制造方法如图1A，图1B，图1C及图1D所示。先将图1A一般单模态光纤剖面图，其外径125μm裸光纤有塑料或树脂被覆成外径250μm光纤，101为125μm裸光纤外环树脂被覆部区域。图1B为去除125μm裸光纤外被覆树脂准备制造光栅。图1C为无外被覆树脂的125μm裸光纤完成光纤光栅，102为光纤核心，103为光纤核心该段折射率具有明暗周期性条纹间距Λ的光纤光栅。图1D为完成光纤光栅125μm裸光纤区域再外被覆树脂，制成外径250μm的光纤光栅，104为250μm的再外被覆树脂。
因FBG是利用布拉格绕射(BraggDiffraction)所产生的回授作用，将满足布拉格条件(Braggcondition)特定波长称为回授布拉格波长λB，其与射入方向相反地方向，反射回到射出光波的扫描仪器来分析，以量测接收波长是否增减。此回授布拉格波长λB，以下式表示：
λB＝2nΛ(1)
Λ为布拉格光栅周期长，n为光纤有效折射率，当光纤光栅受到外力产生应变时，造成原本Λ间距的改变量为ΔΛ，代入式(1)可得
ΔλB＝2nΔΛ(2)
依应变ε定义，设l为受力体标距长度,Δl为受力变化长度
ε＝Δl/l＝ΔΛ/Λ(3)
可得
Δl＝(ΔΛ/Λ)l＝(ΔλB/2n)/(λB/2n)l
因此
ε＝Δl/l＝ΔλB/λB(4)
故应力施加于l长光纤段长所产生Δl应变长的微变长度，其反射回来的布拉格波长λB变化量为ΔλB。在光发射即回授反射端可接收到λB有ΔλB的波长飘移量。反过来说，若对光纤检测元件施力而收到ΔλB波长飘移，表示光纤检测元件拉长变化量为Δl长。此可衡量光纤检测元件结构以标距长l，并联固定于被测结构物体上所接受的施力，在工程应变所测得的变形量ε是否超限；如果超限值大于工程结构可承受值即可发出断裂预警信号。但因布拉格光纤光栅物理特性会受温度变化影响而ΔλB的波长飘移量也会受到影响，因此利用FBG做检测装置时，常会以多检测装置并置或近距离串接以取得温度变化参考值，并做温度补偿修正精确度。或在内置在光纤检测元件内的光纤光栅，使用啁啾布拉格光纤光栅(ChirpedFiberGratingCFG)结构，以长短两波长的消除色散效应方法克服单一检测元件正确度，而不受温度影响。
当光纤制成光纤光栅作光纤检测，组成各种不同量测点特性、形状、用途及目的等功能的结构，以标距长L，并联固定于被测结构物体上所接受的施力，在工程应变所测得的变形量ε时，各种现有的结构有唯一共同点：就是必须预拉至某一微应变量(Micro-strain)，例如-2500μs，以作为固定在检测位置后，成为将来容许的可被压缩量。否则；没被预拉的FBG，容易产生应变迟滞而失准确性。为了使光纤光栅可拉至测量的起始点波长，同时达到光纤光栅可被量测的容许最低应变值的目的。在工程实施技术上，不可能将正常使用状况的巨大被测体仿真压缩后再固定光纤光栅，然后再释放压缩回复至正常状况以开始量测。因此将光纤光栅预拉以先取得量测区域的可被压缩容许量，是各种现有结构一致的共同点。
上述将光纤光栅预拉以先取得量测区域的可被压缩容许量的工艺或方法，主要是在一条己制成光纤光栅FBG两端中的一端先固定在被测体标距长L的一起算点上；再从光纤光栅另一端施力拉长至所设定被压缩容许应变量时的波长后，固定此被测体标距长的另一终止点。则标距长两固定点的光纤光栅己被预拉，亦即相等于预先在被测体上形成未来最高被压缩容许量的工艺作业技术。此项一条光纤光栅简单的预拉工艺作业常因实施在不同被测体结构上，为了达到同一预计最高被压缩容许量的目的(例如-2500μs)，就发展出许多不同的预拉方法或使用许多不同的预拉工具或零件等作业，使FBG单纯的预拉变得更复杂化。这些复杂工艺作业成本相当高；有必要标准化及简化，以降低成本且获得更精确的预拉量。此为现有的FBG必须预拉；但却没有标准而简单的预拉载体，是时至今日的FBG无法成为标准化光纤检测元件的第一项缺点。
又现有的在一条单模态光纤上制成一条光纤光栅FBG后，其结构通常是原本的一条外径0.125毫米(125μm)裸光纤光栅而己，容易折断或经不起侧压。因此常以亚克力或树脂被覆保护成为一条外径0.25毫米(250μm)的光纤，FBG及外接出光纤其亦很容易被外力破坏，如图2现有的固定于被测结构的光纤光栅检测元件所示。其中201为125μm裸光纤光栅，202为树脂被覆保护层，203为125μm光纤核心有光栅FBG区域，204为树脂再被覆保护层，205为0.9mm外径的PE外被覆材料层，206为光纤光栅固定座或固定胶，207为光纤光栅载体或被测物结构。现有的保护FBG方法是只在光纤光栅之外再加上一层0.9mm外径的PE外被覆材料。而为了提高约10mm段长光纤光栅应变感度，方法一是此段在无0.9mm外径的PE外被覆材料保护下，直接将光纤光栅两端以206固定胶固定于207的被测物材料区域上；方法二是将光纤光栅两端先固定于具有与被测结构相同或金属材料上形成一检测元件。此与被测结构材料相同或与FBG结合的金属材料称为光纤光栅检测元件载体，如图中207；再将此一检测元件两端并联固定于被测区域上，以具有直线型弹性限度内并联量测方式，直接或间接取得应变感度正确性。因外被覆材料不跨越FBG检测光栅区，以避免外被覆材料因无法以具有弹性伸长的弹性域内(即弹性限度内)线性应变特性；而致超过塑料被覆材料能承受抗张强度外的塑性变形缺点发生。而此裸露又没外被保护的光纤光栅，如208区域为没外被保护的光纤光栅区域，常是预拉工艺作业或现场安装及安装后量测时容易造成破坏及断裂的原因之一。因此没外被保护的光纤光栅区域成为标准化光纤检测元件的第二项缺点。
现场作业环境中，没外被保护的光纤光栅区域所接出250μm外径被覆光纤，再连至外接两端光纤十分纤细不易看清，容易被碰触而致光功率受损或断裂。光纤光栅区域外接两端光纤没适当材料保护而受损或断裂则成为标准化光纤检测元件的第三项缺点。因此，现有的由单模态光纤及光纤光栅组合形成光纤检测线缆产品一次完成的工艺构造，就必须从单模态光纤光缆被覆材料的技术跳脱创新出来，才能完美呈现同时符合光传输光缆线技术及标准化光纤检测元件的技术。
发明内容
上述现有技术中上述三项缺点，可由本发明的一种光纤检测弹簧同时解决。本光纤检测弹簧结构如图3A及图3B所示，图3A为弹簧结构及光纤光栅未组合剖面图；图3B为光纤检测弹簧结构剖面图。图3C为光纤检测弹簧结构固定于被测结构剖面图，将在实施例1说明。图3D为光纤检测弹簧结构立体剖面结构图。本光纤检测弹簧结构所使用弹簧如图3A中的左图所示，为一定长度环绕被覆保护其内置单模态光纤的圆筒形螺旋弹簧，此弹簧是由较长的圆筒形拉张螺旋弹簧301串联较短圆筒形压缩螺旋弹簧302，再串联较长的圆筒形拉张螺旋弹簧303，且较短圆筒形拉张螺旋弹簧302介于两较长的圆筒形拉张螺旋弹簧301和303之间所组成，d为螺旋弹簧素线直径，D为螺旋弹簧平均螺旋直径，α为螺距角；其中圆筒形压缩螺旋弹簧的螺距角大于两拉张螺旋弹簧的螺距角。实例常用中，301为0.9mm外被覆圆筒形拉张螺旋弹簧、302为0.9mm外被覆圆筒形压缩螺旋弹簧、303为0.9mm外被覆圆筒形拉张螺旋弹簧、201为125μm裸光纤光栅、202为250μm外径树脂被覆保护层、203为125μm光纤核心有光栅FBG区域、204为250μm外径树脂再被覆保护层、205为0.9mm外径的PE外被覆材料层、207为光纤光栅载体或被测物结构、208为没外被保护的光纤光栅区域、304为光纤光栅引出光纤、308为上光纤与弹簧预拉固定连接环、309为下光纤与弹簧预拉固定连接环、310为上拉张螺旋弹簧锚定载体架(固胶或焊接点)、311为下拉张螺旋弹簧锚定载体架(固胶或焊接点)等。构成此光纤检测弹簧的弹簧是由环绕并保护FBG的圆筒形压缩螺旋弹簧302；及从此圆筒形压缩螺旋弹簧的两端各自连(接且延伸)续制造或连接出去的圆筒形拉张螺旋弹簧301及303组成。上述的圆筒形压缩螺旋弹簧302，具有同时保护其内FBG及先压缩弹簧且以上光纤与弹簧预拉固定连接环308和下光纤与弹簧预拉固定连接环309来固定内置FBG光纤段长后再释放施力，以达成预拉FBG作用。而其所接出的圆筒形拉张螺旋弹簧，以密着弹簧具有预张力形成坚硬但又软性可弯曲功能保护FBG两端延续接至检测元件外部的内接光纤。此其所接出的圆筒形拉张螺旋弹簧不但比传统PVC或PE外壳更坚硬；且又具备更柔软的可弯曲挠度。
现有技术弹簧利用弹性材料线形弹性伸长弹性域内的机械特性，成功地作计测机械功能己有数百年历史之久。其中尤以圆筒螺旋弹簧视同线型的弹簧特性，为各种弹簧中被广泛使用至今者。由于弹簧对其施以应力的荷重P，所产生的应变变形δ，由图4荷重与变形的关系，可以式1表示：
P＝kδ(5)
k＝P/δ(6)
P为对弹簧所施荷重，δ为弹性限度内变形，正比例常数k为弹簧单位变形所需荷重称为弹簧常数。此关系亦符合任一具有弹性限度内，工程应力与应变关系中的弹性模数(modulusofelasticity)E，或称为杨氏模数(Young＇smodulus)的物理特性。弹性模数是应力-应变曲线在弹性区内的斜率，此种关系称之为虎克定律(Hooke＇slaw)。在研究工程应力与应变关系上，设σ为工程应力，ε为工程应变，并以式7表示如下：
E＝σ/ε(7)
σ为工程应力，比例如上式1的对弹簧所施荷重P，ε为工程应变，比例如上式1弹性限度内变形δ。因此式1用于弹簧的弹簧常数k亦如工程应用的弹性模数E，为弹簧历史上机械工程所使用最频繁虎克定律的杨氏模数。因此弹簧在弹性限度内的变形量，十分适合做为精密量测材料或结构物的健康监测(StructureHealthMoniteringSHM)。尤其内置一光波波长变化可数字化量测的光纤布拉格光栅FBG，即可组合成为本发明光纤检测弹簧。本光纤检测弹簧可以设计适当弹簧常数的组合并联内置弹性模数的光纤光栅，不但能以外包圆筒螺旋弹簧保护内置脆弱的光纤；又可以其具有自然的虎克定律弹性模数做弹性限度内的应变值测量。
本发明是利用在一圆筒形拉张螺旋弹簧与压缩螺旋弹簧组成的弹簧内置一FBG而形成光纤检测弹簧如图3B的结构来量测弹性伸长弹性域内的弹性应力与应变关系，以结构健康监测SHM的检测技术。本光纤检测弹簧利用FBG检测弹簧增长或变短相对应变量的工作原理如下：由于弹簧具有对其施以应力的荷重P，所产生的弹性限度内变形如式(6)的应变δ，符合将弹簧并联其内光纤的平行施力，可由光纤光栅在式(4)中应变ε，即ε＝Δl/l＝ΔλB/λB中波长变化ΔλB量测出来。故应力施加于l长光纤段长所产生Δl应变长的微变长度，其反射回来的布拉格波长λB变化量为ΔλB。在光发射即回授反射端可接收到λB有ΔλB的波长飘移量。反过来说，若对光纤检测弹簧组施力而收到ΔλB波长飘移，表示弹簧拉长变化量为Δl长。此可衡量光纤检测弹簧组以标距长l，并联固定于被测结构物体上所接受的施力，在工程应变所测得的变形量ε是否超限；如果超限值大于工程结构可承受值即可发出断裂预警信号。但因布拉格光纤光栅物理特性会受温度变化影响而ΔλB的波长飘移量也会受到影响，因此利用FBG做检测装置时，常会以多检测装置并置或近距离串接以取得温度变化参考值，并做温度补偿修正精确度；此在实施例2中说明。
式(4)应变ε可由内置在上述的圆筒形压缩螺旋弹簧内的FBG两固定端点的标距长l的变化量Δl来计算出来；但因两固定端点的标距长变化量很难以机械式量尺看出来。又因变化量太小了，才只有几微米，肉眼无法分辨。本发明利用式(4)后面的波长变化量可等比例测出并计算出来的方法，此由圆筒形压缩螺旋弹簧内的FBG两固定端点的标距长变化量Δl，可以由光波射入FBG反射回来波长变化计算出来。此利用光发射后可接收到ΔλB的波长飘移量，来创造一种利用弹簧弹性特性做光波级数精密量测材料应变的新技术。其进步性在于创造一圆筒形拉张螺旋弹簧与压缩螺旋弹簧所组成的弹簧结构，以内置一FBG于压缩螺旋弹簧轴心，先压缩弹簧固定其内FBG标距长后，再释放被压缩螺旋弹簧以达到光纤光栅被预拉作用。因其符合弹性伸长弹性域内的弹性模数技术，实施虎克定律以直线关系完成预拉值设定目的。因此，本压缩弹簧不但可以固定内置FBG后再释放施力的预拉FBG作用；同时又可以压缩螺旋弹簧形成坚硬如钢壳自身保护穿过其内脆弱FBG光纤目的。
上述圆筒形压缩螺旋弹簧内的光纤光栅两固定端点的标距长，先被压缩再释放弹簧达到光纤光栅被预拉的作用力P和其受力变形的弹簧挠度δ关系，可以下式表示：
δ＝(8nD3/Gd4)P(8)
d为不锈钢素线直径
D为平均螺旋直径
G为横弹性系数
n为有效圈数
其中可设一弹簧指数为c，c＝D/d，则式(8)可以下式表示：
δ＝(8nc3/Gd)P(9)
＝(8nc4/GD)P(10)
c＝D/d的弹簧指数可以做为弹簧尺寸结构选择，以设计各种符合弹簧外径、弹簧内径、弹簧有效圈数、预拉力或最大容许压缩应力的弹簧。G所代表的横弹性系数，是使材料产生单位剪切应变所需的应力，为一种取决于材料特性的常数，同尺寸弹簧的挠度反比于材料的G值。
另一和上述压缩螺旋弹簧共同保护内置光纤光栅，且由此光纤光栅两端接出光纤的外被覆密着性拉张螺旋弹簧，也具有独特的新颖性和技术使用进步性。其新颖性在首先以此拉张螺旋弹簧所具有的初张力保护内置光纤，形成以压缩螺旋弹簧和拉张螺旋弹簧共同组合的全弹簧被覆的光纤检测弹簧元件。
上述拉张螺旋弹簧的制造，在冷间成形时，所产生独特的初张力最异于压缩螺旋弹簧。拉张螺旋弹簧的计算，大部分弹簧的拉张荷重作用在螺旋的轴心上。因此，计算荷重-挠度，荷重-应力等关系的基本公式与上列压缩弹簧完全相同。通常拉张螺旋弹簧无荷重时，各螺旋间没有间隙而形成密着无间隙的弹簧，是本发明利用其保护内置光纤的坚固且又比任何塑料被覆更可柔软弯曲的金属外壳。由于在冷间成形密着无间隙的拉张弹簧，具有图5荷重与挠度关系图所示的弹簧特性，荷重P达到某P0之前，拉张弹簧几乎不变形，其所加外力消耗于与螺旋成形时所生成的残留压缩应力的平衡上，此界限值P0称为初张力。当荷重P大于Po后才有挠度δ的增加变化。通常钢线时的初张力宜选自实验值如图6初应力与初张力关系图中二线区间的范围，其可用下式计算初张力Po：
Po＝(πd3/8D)τo(11)
当选择不同材料做柔软度或其他特性考虑时，例如选不锈钢线材时，其初张力比图中钢材减少15％，考虑电导特性选磷青铜线或黄铜材料时减少50％。
此初张力即本发明所应用在保护内置光纤抵抗外力的保护抗拉断力。因钢线材被扭卷成密着式时，线不能再自由旋转，所以被扭曲某种程度的成形，阻止弹簧轴线方向的弹性变形。产生无荷重时欲使螺旋互相密着的力，称为初张力。本发明的进步性又在于创造一圆筒形拉张螺旋弹簧以初张力，将FBG所接出光纤加上密着性圆筒形拉张螺旋弹簧，如金属坚硬但又柔软可弯曲的外壳加以保护形成自体预拉及自被覆保护的光纤检测弹簧。
若在弹簧内置一FBG形成光纤检测弹簧，因内建FBG布拉
格光栅的本检测弹簧装置，本身为波导光学中一项重要的光电元件外；并可广泛组合到光纤通信、量测仪器控制及量测连接应变和温度等物理数据的检测应用。此一检测元件又可做为智能结构研发制造及应用的最基础细胞元件。其优势来自其体积小重量轻、材料强度高、几何韧性强、光机能损失小、高速传输而有高带宽、抗高温与电磁干扰、在高辐射环境持续使用等恶劣环境时的稳定特性和耐用外，又符合单一光纤可同时串接同时多点量测应变物理量的精确分辨且又简单的极大优点。相对于传统现有的其他应变计制造及安装的复杂性比较下，本发明是属于元件标准化一大进步的技术。
附图说明
图1A一般单模态光纤剖面图
图1B去除125μm裸光纤外被覆树脂准备制造光栅
图1C无外被覆树脂的125μm裸光纤完成光纤光栅
图1D完成光纤光栅125μm裸光纤区域再外被覆树脂所制成外径250μm的光纤光栅
图2现有的固定于被测结构的光纤光栅检测元件
图3A弹簧结构及光纤光栅末组合剖面图
图3B光纤检测弹簧结构剖面图
图3C光纤检测弹簧结构固定于被测结构剖面图
图3D光纤检测弹簧结构立体剖面结构图
图4荷重与变形的关系
图5荷重与挠度关系图所示的弹簧特性
图6初应力与初张力关系图
图70.9毫米弹簧被覆和0.9毫米的塑料被覆的热缩套管延长接续完成图
图8实施例2温度补偿的光纤检测弹簧结构图
其中附图标记：
101125μm裸光纤外环树脂被覆部区域
102光纤核心
103光纤核心该段折射率具有明暗周期性条纹间距Λ的光纤光栅
104250μm的再外被覆树脂
201125μm裸光纤光栅
202250μm外径树脂被覆保护层
203125μm光纤核心有光栅区域
204250μm外径树脂再被覆保护层
2050.9mm外径的PE外被覆材料层
206光纤光栅固定座或固定胶
207光纤光栅载体或被测物结构
208为没外被保护的光纤光栅区域
3010.9mm外被覆圆筒形拉张螺旋弹簧
3020.9mm外被覆圆筒形压缩螺旋弹簧
3030.9mm外被覆圆筒形拉张螺旋弹簧
304光纤光栅引出光纤
308上光纤与弹簧预拉固定连接环
309下光纤与弹簧预拉固定连接环
310上拉张螺旋弹簧锚定载体架
311下拉张螺旋弹簧锚定载体架
701两光纤己剥除250μm树脂被覆的125μm裸光纤熔接区
702.热缩保护套管
703热缩套管内主强度保护棒
7040.9mm外径塑料被覆外套
7050.9mm外径弹簧被覆外套
706光纤与弹簧固定连接环
707250μm树脂被覆保护层
801检测弹簧载体锚钉
具体实施方式
实施例1：如图3C所示，将己预拉如图3B所示结构的光纤检测弹簧安装至受测结构体上的实施例。本发明光纤检测弹簧是以符合0.9mm外径商用规格的全弹簧被覆长度保护其内光纤；及以被覆0.9mm外径的压缩螺旋弹簧302自预先压缩来形成线性弹性域内应力应变关系的一种可调预拉光纤光栅结构。当预设标距长的压缩弹簧302被预压缩后固定其两端的光纤与弹簧预拉固定连接环，亦即图3C上光纤与弹簧预拉固定连接环308部位及下光纤与弹簧预拉固定连接环309部位。当两连接环以预定间距固定在压缩弹簧轴内没被压缩的裸光纤201，再放开被压缩弹簧而获得预定的预先张力(等同现有的在各型检测元件结构上的事先预拉FBG)。在设计此一压缩弹簧特性时，如以光纤光栅预拉3nm波长位移量才可达到-2500μs预压缩应变的需求目的计算。由于光纤光栅段长预拉3nm波长位移量依光纤光栅制成后的数据关系，每预拉1nm约需80克施力，则压缩弹簧需压缩施力为240g(＝0.24kg)，P＝0.24kg。由弹簧轴荷重P所致弹簧的挠度δ可以式(8)计算出来。本例设以n为50圈，d＝0.3mm，D＝1mm，P＝0.24kg，G以不锈钢横弹性系数7.5x103kg/mm2，由公式(8)可得轴荷重P所致弹簧的挠度δ，δ＝1.5mm。亦即以压缩螺旋弹簧压缩1.5mm，将紧邻两端的拉张弹簧两密着座圈部位和内置的光纤以树脂胶固化形成连接环或以金属压着形成连接环固定后，再放开预压缩螺旋弹簧。则可以对内置光纤光栅施力而产生预拉3nm波长位移作用，以获得约-2500μs预应变，来承受将来装置在被测结构物上的最大容许压缩应变量。实例上由压缩螺旋弹簧302内的FBG203及紧邻两端连续接出的拉张弹簧301及303，其可延长接到下一光纤检测弹簧组内的光纤，皆受到外壳坚固又可弯曲的光纤被覆弹簧保护。当弹簧其所内置光纤所接出的光纤，可熔接接续或以光纤连接头接续。则FBG光纤光栅所外置0.9mm外径压缩螺旋弹簧及0.9mm紧邻两端连续接出的拉张弹簧，同时达到保护其内光纤功能。此虽与现有的具有保护其内光纤功能的各种0.9mm塑料PE、PVC或其它材料精织纤维相比，其进步性在本压缩螺旋弹簧及紧邻两端连续接出的拉张弹簧不但具有可弯曲性更佳又更坚硬；更进步的是同时具有全长被覆性地保护作用下，更具备独特的预拉作用以精简化光纤检测元件制作及成本降低等优点。由于本发明全元件己缩小体积并己预拉的弹簧被覆光纤光栅，而可称为全弹簧被覆光纤光栅。全元件可称为全弹簧被覆光纤检测元件而装置于各种特殊细微检测场合。
在圆筒形螺旋压缩弹簧作为精密仪器用的弹簧时，常要求荷重与挠度的完全线性(Linear)比例关系的弹簧，亦即选用有效卷圈数比较少受因荷重的变化而变动的弹簧。例如选用长方形断面的圆筒形螺旋弹簧，其平行弹簧轴的边长至少为弹簧螺距的5/8、或在圆筒形圆形断面螺旋弹簧的座圈焊接使无效螺旋不连续转移成有效螺旋3600的接触面，即如本发明的光纤和弹簧以树脂胶固化形成连接环方法、或将管状弹簧钢铣削出螺旋沟的一种长方形断面弹簧，成为线性弹性域优良的极度精密量测结构。选用长方形断面的圆筒形螺旋弹簧来制成本发明的光纤检测弹簧是常用的一种方法。
实施例1中外被覆圆筒形压缩螺旋弹簧302两端接出外被覆圆筒形拉张螺旋弹簧301及303，也可以使用螺距角比302小的外被覆圆筒形压缩螺旋弹簧，其中主要达到光纤光栅被预拉的压缩螺旋弹簧不变；同样可成为自体预拉及自被覆保护的光纤检测弹簧结构。
实施例1中由外被覆圆筒形压缩螺旋弹簧302两端接出的外被覆圆筒形拉张螺旋弹簧301及303，更可以使用螺距角和外被覆圆筒形压缩螺旋弹簧302相同的全外被覆圆筒形压缩螺旋弹簧，而成为全外被覆圆筒形压缩螺旋弹簧结构的光纤检测弹簧。因其中主要达到光纤光栅被预拉的压缩螺旋弹簧不变；且在两端光纤与弹簧预拉固定连接环足够紧紧固定光纤与弹簧，以达到如两密着座圈部位坚固的条件下，同样可成为自体预拉及自被覆保护的光纤检测弹簧结构。
现有的0.9毫米的塑料被覆的光纤可以和本发明自体预拉及自被覆保护的光纤检测弹簧所接出0.9毫米弹簧被覆的光纤熔接接续。图7为0.9毫米弹簧被覆和0.9毫米的塑料被覆的热缩套管延长接续完成图。图中所示701为二光纤己剥除250μm树脂被覆的125μm裸光纤熔接区，702为热缩保护套管，703为热缩套管内主强度保护棒，704为0.9mm外径塑料被覆外套，705为0.9mm外径弹簧被覆外套，706为光纤与弹簧固定连接环，707为250μm树脂被覆保护层。由图7可知，任何两条光纤熔接区都有250μm树脂被覆保护层被剥除且都只剩下一小段125μm外径裸光纤存在。因此必须以较大面积热缩套管套住，并且以其内保护棒固定来增加其接续强度。
实施例2：温度补偿的光纤检测弹簧结构。前述因布拉格光纤光栅物理特性会受温度变化而影响ΔλB的波长飘移量；温度变化而引的波长飘移量常以ΔλBT表示，因此利用FBG做任何一种检测装置时，常会以多个检测装置并置或近距离串接以取得相同温度变化所引起的相同ΔλBT的波长飘移量参考值，再将同温度变化区域引的波长飘移量ΔλBT扣除，做温度补偿修正的功能。此实施例2温度补偿的光纤检测弹簧结构图如图8所示，图示801为检测弹簧载体锚钉。图中并列的两组光纤检测弹簧是由图3B光纤检测弹簧固定在被测结构体207上所制成；不同的是两组光纤检测弹簧其中右边缺少下端光纤与弹簧预拉固定连接环。此缺少下端光纤与弹簧预拉固定连接环的结构，将使右边的光纤光栅只有单端固接不受结构体或弹簧应变影响，而单纯只受光纤光栅自身温度应变影响。因此可固定在被测结构上作温度补偿用。此光纤光栅外被覆弹簧结构可以保护光纤光栅，并再与其串接相同外径全圆筒形弹簧保持一致性被覆结构的功能。
以上本发明说明书内容及实施例阐述各种细节所引用各参考编号的元件，皆可视为相同或功能上类似的元件，且意欲以极简化的图解方式来图说实例所表示的主要实施特点；因此，此图示并非意欲描绘出实际实施例的所有特点，亦并非意欲描绘所绘元件的相对尺寸及数量，故所示的图并非按比例绘成，其按本发明的结构制成光纤检测弹簧及其组成光纤检测弹簧各元件结构及其能完整实现检测结构元件的基本精神所绘成，且仅作为代表光纤检测弹簧可据以等效发挥功能及据以应用的各种样态，一如实施例所举选用长方形断面圆筒形螺旋弹簧、举选用不同螺距角圆筒形螺旋弹簧的串接组合结构或选用不同的弹簧指数c，即c＝D/d中不同外径弹簧和素线直径的组合、钢材的横弹性系数G…等中各种制造参数的微调，做本可据以应用的一种补述，使光纤检测弹簧结构应用更为精彩及多元广阔。
尽管本文将己预拉光纤检测弹簧安装至受测结构体上的检测装置及其他以不同螺距角圆筒形螺旋弹簧组成的结构图解说明并阐述本发明的检测弹簧应变计结构；但此并非意欲仅将本发明局限于此等图示细节，因为在以不脱离本发明精神的任何方式的前提下，可对本发明实施各种修改及结构的改变。
无需再分析以上说明所全面披露本发明的要旨，其己可以一定数量的光纤检测弹簧单元组成串接或并联在各种被测结构数组下，各输出并存取组成系统安全数组联机，分别形成使人们能够应用现有知识在合并根据先前技术观点，以合理构成本发明的一般或具体样态的基本特征的前提下，可轻易地将本发明修改用于各种应用或改用其他材料应用于本发明，且因此，此等修改应该且己意欲包含在随附申请权利要求的等效意义及范围内。
Claims (24)
1.一种自体预拉全弹簧被覆的光纤检测结构，其特征在于，此结构是由下列元件组成：
一单模态光纤，此光纤内有一段长光纤光栅；
一定长度环绕被覆保护其内置单模态光纤的圆筒形螺旋弹簧，此弹簧是由较长的圆筒形拉张螺旋弹簧串联较短圆筒形压缩螺旋弹簧，再串联较长的圆筒形拉张螺旋弹簧，且较短圆筒形拉张螺旋弹簧介于两较长的圆筒形拉张螺旋弹簧之间所组成；
一头端固定光纤与弹簧的预拉固定连接环，此连接环外接弹簧并且内接光纤；
一尾端固定光纤与弹簧预拉固定连接环，此连接环外接弹簧并且内接光纤；
本光纤检测弹簧结构的特征为，头端固定光纤与弹簧的预拉固定连接环与尾端固定光纤与弹簧的预拉固定连接环两者形成的预设标距长，是以先压缩环绕保护光纤光栅所被覆的圆筒形压缩螺旋弹簧两端至预设内置光纤光栅可获得最大容许压缩应变量时，固定头尾两连接环之后再释放施力，以达到光纤光栅以弹性伸长的弹性域内预拉作用所决定的标距长；且由被覆保护光纤光栅的圆筒形压缩螺旋弹簧两端所延长出去相同外径的圆筒形拉张螺旋弹簧，具有以全弹簧材料被覆形成保护特性，以保护内置光纤的功能，而成为自体预拉全弹簧被覆的光纤检测结构者。
2.根据权利要求1所述的自体预拉全弹簧被覆的光纤检测结构，其特征在于，其头端或尾端固定光纤与弹簧的预拉固定连接环，此固定连接环是以外接弹簧相同的材料压着或胶固形成者。
3.根据权利要求1所述的自体预拉全弹簧被覆的光纤检测结构，其特征在于，其头端或尾端固定光纤与弹簧的预拉固定连接环，此固定连接环是以内接光纤的被覆材料胶合固化制成者。
4.根据权利要求1所述的自体预拉全弹簧被覆的光纤检测结构，其特征在于，其圆筒形螺旋弹簧的断面是圆形断面结构的弹簧结构者。
5.根据权利要求1所述的自体预拉全弹簧被覆的光纤检测结构，其特征在于，其圆筒形螺旋弹簧的断面是长方形断面结构的弹簧结构者。
6.根据权利要求1所述的自体预拉全弹簧被覆的光纤检测结构，其特征在于，其弹簧被覆外径为0.9毫米的弹簧，可以和被覆外径为0.9毫米的塑料被覆材料以具有保护其内置熔接完成的热缩套管延长接续的结构者。
7.一种自体预拉全弹簧被覆的光纤检测结构，其特征在于，此结构是由下列元件组成：
一单模态光纤，此光纤内有一段长光纤光栅；
一定长度环绕被覆保护其内置单模态光纤的圆筒形螺旋弹簧，此弹簧是由螺距角较小的圆筒形压缩螺旋弹簧串联螺距角较大的圆筒形压缩螺旋弹簧，再串联螺距角较小的圆筒形压缩螺旋弹簧，且螺距角较大的圆筒形压缩螺旋弹簧介于两螺距角较小的圆筒形压缩螺旋弹簧之间所组成；
一头端固定光纤与弹簧的预拉固定连接环，此连接环外接弹簧并且内接光纤；
一尾端固定光纤与弹簧预拉固定连接环，此连接环外接弹簧并且内接光纤；
本光纤检测弹簧结构的特征为头端固定光纤与弹簧的预拉固定连接环与尾端固定光纤与弹簧的预拉固定连接环两者形成的预设标距长，是以先压缩环绕保护光纤光栅所被覆的螺距角较大的圆筒形压缩螺旋弹簧两端至预设内置光纤光栅可获得最大容许压缩应变量时，固定头尾两连接环之后再释放施力，以达到光纤光栅以弹性伸长的弹性域内预拉作用所决定的标距长；且由被覆保护光纤光栅的螺距角较大的圆筒形压缩螺旋弹簧两端所延长出去相同外径的圆筒形压缩螺旋弹簧，具有以全弹簧材料被覆形成保护特性，以保护内置光纤的功能，而成为自体预拉全弹簧被覆的光纤检测结构者。
8.根据权利要求7所述的自体预拉全弹簧被覆的光纤检测结构，其特征在于，其头端或尾端固定光纤与弹簧的预拉固定连接环，此固定连接环是以外接弹簧相同的材料压着或胶固制成者。
9.根据权利要求7所述的自体预拉全弹簧被覆的光纤检测结构，其特征在于，其头端或尾端固定光纤与弹簧的预拉固定连接环，此固定连接环是以内接光纤的被覆材料胶合固化制成者。
10.根据权利要求7所述的自体预拉全弹簧被覆的光纤检测结构，其特征在于，其圆筒形螺旋弹簧的断面是圆形断面结构的弹簧结构者。
11.根据权利要求7所述的自体预拉全弹簧被覆的光纤检测结构，其特征在于，其圆筒形螺旋弹簧的断面是圆形断面结构的弹簧结构者。
12.根据权利要求7所述的自体预拉全弹簧被覆的光纤检测结构，其特征在于，其弹簧被覆外径为0.9毫米的弹簧，与被覆外径为0.9毫米的塑料被覆材料以具有保护其内置熔接完成的热缩套管延长接续的结构者。
13.一种自体预拉全弹簧被覆的光纤检测结构，其特征在于，此结构是由下列元件组成：
一单模态光纤，此光纤内有一段长光纤光栅；
一定长度环绕被覆保护其内置单模态光纤的圆筒形压缩螺旋弹簧；
一头端固定光纤与弹簧的预拉固定连接环，此连接环外接弹簧并且内接光纤；
一尾端固定光纤与弹簧预拉固定连接环，此连接环外接弹簧并且内接光纤；
本光纤检测结构的特征为头端固定光纤与弹簧的预拉固定连接环与尾端固定光纤与弹簧的预拉固定连接环两者形成的预设标距长，是以先压缩环绕保护光纤光栅所被覆的圆筒形压缩螺旋弹簧两端至预设内置光纤光栅可获得最大容许压缩应变量时，固定头尾两连接环之后再释放施力，以达到光纤光栅以弹性伸长的弹性域内预拉作用所决定的标距长；且由被覆保护光纤光栅的圆筒形压缩螺旋弹簧两端所延长出去相同外径的圆筒形压缩螺旋弹簧，具有以全弹簧材料被覆形成保护特性，以保护内置全长光纤功能，而成为自体预拉全弹簧被覆的光纤检测结构者。
14.根据权利要求13所述的自体预拉全弹簧被覆的光纤检测结构，其特征在于，其头端或尾端固定光纤与弹簧的预拉固定连接环，此固定连接环是以外接弹簧相同的材料压着或胶固制成者。
15.根据权利要求13所述的自体预拉全弹簧被覆的光纤检测结构，其特征在于，其头端或尾端固定光纤与弹簧的预拉固定连接环，此固定连接环是以内接光纤的被覆材料胶合固化制成者。
16.根据权利要求13所述的自体预拉全弹簧被覆的光纤检测结构，其特征在于，其圆筒形螺旋弹簧的断面是圆形断面结构的弹簧结构者。
17.根据权利要求13所述的自体预拉全弹簧被覆的光纤检测结构，其特征在于，其圆筒形螺旋弹簧的断面是长方形断面结构的弹簧结构者。
18.根据权利要求13所述的自体预拉全弹簧被覆的光纤检测结构，其特征在于，其弹簧被覆外径为0.9毫米的弹簧，与被覆外径为0.9毫米的塑料被覆材料以具有保护其内置熔接完成的热缩套管延长接续的结构者。
19.一种全弹簧被覆的光纤线缆结构，其特征在于，此结构是由下列元件组成：
一定长的光纤；
一定长度环绕被覆保护其内置光纤的圆筒形密着拉张螺旋弹簧；
一头端固定光纤与弹簧的固定连接环，此连接环外接弹簧并且内接光纤；
一尾端固定光纤与弹簧固定连接环，此连接环外接弹簧并且内接光纤一定长的弹簧；
本结构特征为此光纤线缆结构，其头端固定光纤与弹簧的固定连接环与尾端固定光纤与弹簧的固定连接环两者形成的预设光纤全段长的被覆保护抗拉强度，是以环绕被覆保护内置光纤的圆筒形密着拉张螺旋弹簧初张力，加上圆筒形密着拉张螺旋弹簧抗拉强度及内置光纤抗拉强度的保护总抗拉强度做被覆保护内置光纤全段长的组成结构者。
20.根据权利要求19所述的全弹簧被覆的光纤线缆结构，其特征在于，其头端或尾端固定光纤与弹簧的预拉固定连接环，此固定连接环是以外接弹簧相同的材料压着或胶固制成者。
21.根据权利要求19所述的全弹簧被覆的光纤线缆结构，其特征在于，其头端或尾端固定光纤与弹簧的预拉固定连接环，此固定连接环是以内接光纤的被覆材料胶合固化制成者。
22.根据权利要求19所述的全弹簧被覆的光纤线缆结构，其特征在于，其圆筒形螺旋弹簧的断面是圆形断面结构的弹簧结构者。
23.根据权利要求19所述的全弹簧被覆的光纤线缆结构，其特征在于，其圆筒形螺旋弹簧的断面是长方形断面结构的弹簧结构者。
24.根据权利要求19所述的全弹簧被覆的光纤线缆结构，其特征在于，其弹簧被覆外径为0.9毫米的弹簧，与被覆外径为0.9毫米的塑料被覆材料以具有保护其内置熔接完成的热缩套管延长接续的结构者。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW104101751A TWI529374B (zh) | 2015-01-20 | 2015-01-20 | 自體預拉全彈簧被覆的光纖感測結構 |
| TW104101751 | 2015-01-20 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105806241A true CN105806241A (zh) | 2016-07-27 |
| CN105806241B CN105806241B (zh) | 2018-06-26 |
Family
ID=56293246
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510979305.6A Active CN105806241B (zh) | 2015-01-20 | 2015-12-23 | 自体预拉全弹簧被覆的光纤检测结构 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9513111B2 (zh) |
| JP (1) | JP6105763B2 (zh) |
| CN (1) | CN105806241B (zh) |
| DE (1) | DE102016100432B4 (zh) |
| TW (1) | TWI529374B (zh) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2885619A1 (en) * | 2012-08-15 | 2015-06-24 | Siemens Energy, Inc. | Frame foot loading measurement system using fiber optic sensing technique |
| CN107065173A (zh) * | 2017-05-26 | 2017-08-18 | 西安科技大学 | 一种超小型偏振控制器 |
| CN108801143A (zh) * | 2018-08-01 | 2018-11-13 | 广东新宝精密制造股份有限公司 | 一种非接触式测量装置及测量方法 |
| CN109239877A (zh) * | 2018-10-11 | 2019-01-18 | 三峡大学 | 一种基于超短弱光栅阵列的应力应变光缆 |
| CN112461417A (zh) * | 2020-10-29 | 2021-03-09 | 江苏法尔胜光电科技有限公司 | 一种光纤光栅索力传感器的安装结构 |
| CN112903007A (zh) * | 2021-01-11 | 2021-06-04 | 江苏法尔胜光电科技有限公司 | 一种基于光纤光栅传感器的桥梁缆索健康诊断在线监测系统 |
| CN116007738A (zh) * | 2022-12-27 | 2023-04-25 | 无锡联河光子技术有限公司 | 分布式多声道声音监听装置及声音监听与还原系统 |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6297288B2 (ja) * | 2013-09-18 | 2018-03-20 | 株式会社ヨコオ | スプリングコネクタ |
| TWI529374B (zh) * | 2015-01-20 | 2016-04-11 | 晉禾企業股份有限公司 | 自體預拉全彈簧被覆的光纖感測結構 |
| TWI554797B (zh) | 2015-04-30 | 2016-10-21 | 晉禾企業股份有限公司 | 溫度補償的光纖布拉格光柵濾波裝置 |
| CN108731610B (zh) * | 2018-04-03 | 2024-03-08 | 中交第二航务工程局有限公司 | 高灵敏度拉压式光纤光栅传感器 |
| KR102134468B1 (ko) * | 2018-04-03 | 2020-07-16 | 주식회사 플라워메디칼 | 구동력 전달 구조체 |
| KR102416555B1 (ko) * | 2018-04-03 | 2022-07-05 | 주식회사 플라워메디칼 | 구동력 전달 구조체 |
| WO2019194559A1 (ko) * | 2018-04-03 | 2019-10-10 | 주식회사 플라워메디칼 | 구동력 전달 구조체 및 이를 이용한 절단 생검기구 |
| NL2020869B1 (en) * | 2018-05-03 | 2019-11-12 | Fugro Tech Bv | A body for holding a fiber optic strain sensor, a system including the body, and a method for determining strain in an object. |
| JP7045734B2 (ja) * | 2018-05-04 | 2022-04-01 | 株式会社シミウス | 開閉検知センサ |
| CN112816054B (zh) * | 2020-12-30 | 2022-12-27 | 北京航天控制仪器研究所 | 一种异形弹簧式增敏结构的光纤激光传声器 |
| CN112945438B (zh) * | 2021-03-16 | 2023-08-22 | 中国人民解放军军事科学院国防工程研究院工程防护研究所 | 一种光纤式土压力传感器 |
| CN113074760B (zh) * | 2021-03-31 | 2022-07-19 | 西安石油大学 | 一种微应变光纤光栅传感器、应力测量系统及其工作方法 |
| KR102665334B1 (ko) * | 2022-04-07 | 2024-05-13 | 부산대학교 산학협력단 | 공진주파수 다중화 방식의 분포형 촉각센서 시스템 및 이를 이용한 측정방법 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11514756A (ja) * | 1996-08-12 | 1999-12-14 | コーニング インコーポレイテッド | 可変周期振幅回折格子マスクおよびその使用方法 |
| JP2000121844A (ja) * | 1998-10-14 | 2000-04-28 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光ファイバブラッグ回折格子の温度補償装置 |
| JP2001221615A (ja) * | 2000-02-10 | 2001-08-17 | Ntt Advanced Technology Corp | 光ファイバセンサ |
| CN101067551A (zh) * | 2006-02-06 | 2007-11-07 | 美国微光学公司 | 光纤基计量器 |
| CN201266078Y (zh) * | 2008-07-18 | 2009-07-01 | 中冶建筑研究总院有限公司 | 一种光纤光栅应变传感器 |
| CN101571380A (zh) * | 2009-06-09 | 2009-11-04 | 中国人民解放军海军工程大学 | 大量程光纤光栅应变传感器 |
| CN101963493A (zh) * | 2009-07-23 | 2011-02-02 | 上海启鹏化工有限公司 | 一种光纤应变敏感结构及其制造方法 |
| KR20110123303A (ko) * | 2010-05-07 | 2011-11-15 | 한국에너지기술연구원 | 고리형 판형스프링 고정체를 갖는 ｆｂｇ센서, 고리형 판형스프링 고정체를 갖는 2축 ｆｂｇ센서, 고리형 판형스프링 고정체를 갖는 ｆｂｇ센서 제작 장치 및 고리형 판형스프링 고정체를 갖는 ｆｂｇ센서 제작 방법 |
| CN104235150A (zh) * | 2013-06-19 | 2014-12-24 | 杨春足 | 可同步预拉紧光纤光栅与螺栓的感测螺丝装置及系统 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4613752A (en) * | 1983-08-04 | 1986-09-23 | Optical Technologies, Inc. | Fiber optic force measuring device |
| AUPM547194A0 (en) * | 1994-05-06 | 1994-06-02 | University Of Sydney, The | Variable property light transmitting device |
| DE19648403C1 (de) | 1996-11-22 | 1998-04-02 | Thomas Dr Ing Nagel | Sensor zur Erfassung von Druck- und/oder Zugkräften |
| DE19922102B4 (de) * | 1999-05-17 | 2004-05-13 | Telegärtner Gerätebau GmbH | Faser-Bragg-Gitter-Sensoranordnung zur Ermittlung physikalischer Größen |
| CN102829854B (zh) | 2012-08-17 | 2013-09-18 | 苏州南智传感科技有限公司 | 悬挂式光纤光栅振动传感器 |
| TWI529374B (zh) * | 2015-01-20 | 2016-04-11 | 晉禾企業股份有限公司 | 自體預拉全彈簧被覆的光纖感測結構 |
-
2015
- 2015-01-20 TW TW104101751A patent/TWI529374B/zh active
- 2015-12-23 CN CN201510979305.6A patent/CN105806241B/zh active Active
-
2016
- 2016-01-12 DE DE102016100432.4A patent/DE102016100432B4/de active Active
- 2016-01-18 JP JP2016006772A patent/JP6105763B2/ja active Active
- 2016-01-19 US US15/000,540 patent/US9513111B2/en active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11514756A (ja) * | 1996-08-12 | 1999-12-14 | コーニング インコーポレイテッド | 可変周期振幅回折格子マスクおよびその使用方法 |
| JP2000121844A (ja) * | 1998-10-14 | 2000-04-28 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光ファイバブラッグ回折格子の温度補償装置 |
| JP2001221615A (ja) * | 2000-02-10 | 2001-08-17 | Ntt Advanced Technology Corp | 光ファイバセンサ |
| CN101067551A (zh) * | 2006-02-06 | 2007-11-07 | 美国微光学公司 | 光纤基计量器 |
| CN201266078Y (zh) * | 2008-07-18 | 2009-07-01 | 中冶建筑研究总院有限公司 | 一种光纤光栅应变传感器 |
| CN101571380A (zh) * | 2009-06-09 | 2009-11-04 | 中国人民解放军海军工程大学 | 大量程光纤光栅应变传感器 |
| CN101963493A (zh) * | 2009-07-23 | 2011-02-02 | 上海启鹏化工有限公司 | 一种光纤应变敏感结构及其制造方法 |
| KR20110123303A (ko) * | 2010-05-07 | 2011-11-15 | 한국에너지기술연구원 | 고리형 판형스프링 고정체를 갖는 ｆｂｇ센서, 고리형 판형스프링 고정체를 갖는 2축 ｆｂｇ센서, 고리형 판형스프링 고정체를 갖는 ｆｂｇ센서 제작 장치 및 고리형 판형스프링 고정체를 갖는 ｆｂｇ센서 제작 방법 |
| CN104235150A (zh) * | 2013-06-19 | 2014-12-24 | 杨春足 | 可同步预拉紧光纤光栅与螺栓的感测螺丝装置及系统 |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2885619A1 (en) * | 2012-08-15 | 2015-06-24 | Siemens Energy, Inc. | Frame foot loading measurement system using fiber optic sensing technique |
| CN107065173A (zh) * | 2017-05-26 | 2017-08-18 | 西安科技大学 | 一种超小型偏振控制器 |
| CN107065173B (zh) * | 2017-05-26 | 2020-07-28 | 西安科技大学 | 一种超小型偏振控制器 |
| CN108801143A (zh) * | 2018-08-01 | 2018-11-13 | 广东新宝精密制造股份有限公司 | 一种非接触式测量装置及测量方法 |
| CN109239877A (zh) * | 2018-10-11 | 2019-01-18 | 三峡大学 | 一种基于超短弱光栅阵列的应力应变光缆 |
| CN109239877B (zh) * | 2018-10-11 | 2024-06-11 | 三峡大学 | 一种基于超短弱光栅阵列的应力应变光缆 |
| CN112461417A (zh) * | 2020-10-29 | 2021-03-09 | 江苏法尔胜光电科技有限公司 | 一种光纤光栅索力传感器的安装结构 |
| CN112903007A (zh) * | 2021-01-11 | 2021-06-04 | 江苏法尔胜光电科技有限公司 | 一种基于光纤光栅传感器的桥梁缆索健康诊断在线监测系统 |
| CN116007738A (zh) * | 2022-12-27 | 2023-04-25 | 无锡联河光子技术有限公司 | 分布式多声道声音监听装置及声音监听与还原系统 |
| CN116007738B (zh) * | 2022-12-27 | 2023-12-15 | 宁波联河光子技术有限公司 | 分布式多声道声音监听装置及声音监听与还原系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP6105763B2 (ja) | 2017-03-29 |
| CN105806241B (zh) | 2018-06-26 |
| US9513111B2 (en) | 2016-12-06 |
| US20160209208A1 (en) | 2016-07-21 |
| TWI529374B (zh) | 2016-04-11 |
| DE102016100432B4 (de) | 2018-07-05 |
| DE102016100432A1 (de) | 2016-07-21 |
| TW201627637A (zh) | 2016-08-01 |
| JP2016133512A (ja) | 2016-07-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105806241A (zh) | 自体预拉全弹簧被覆的光纤检测结构 | |
| CN105300305B (zh) | 耦合光纤光栅的大量程智能高强钢丝及其制作方法 | |
| CN101435779B (zh) | 基于光纤布里渊传感的智能钢绞线及其制备与全尺度监测方法 | |
| JP2019522791A (ja) | ファイバブラッググレーティングセンサを用いた変位測定装置及びその感度並びに耐久性調節方法 | |
| EP3314202B1 (en) | Method for measuring the displacement profile of buildings and sensor therefor | |
| Wang et al. | Strain monitoring of RC members strengthened with smart NSM FRP bars | |
| Tian et al. | Torsion measurement using fiber Bragg grating sensors | |
| CN204252026U (zh) | 一种光纤光栅后张预应力智能加固结构 | |
| CN112484656A (zh) | 一种光纤式收敛计及其使用方法 | |
| KR101129261B1 (ko) | 직렬 연결을 통한 동시 다점 계측이 가능한 광섬유 브래그 격자 가속도 센서 | |
| CN201594019U (zh) | 一种改进的光纤光栅传感装置 | |
| CN201828277U (zh) | 一种反射式光纤传感器装置 | |
| CN104019928B (zh) | 系列化垫层结构光纤微弯传感器 | |
| CN109901272A (zh) | 一种多芯光纤智能复合筋、制备方法以及安全监测方法 | |
| CN210513038U (zh) | 一种gfrp超弱光纤光栅的应力应变光缆 | |
| KR100965001B1 (ko) | 센서 유니트를 가진 복합강연선 및 이의 제조방법 | |
| CN205655947U (zh) | 一种光纤光栅力觉传感器及机器人 | |
| RU2552399C1 (ru) | Распределенный волоконно-оптический сенсор температуры повышенной чувствительности | |
| Tao | Integration of fibre-optic sensors in smart textile composites: Design and fabrication | |
| Chen et al. | A novel long-period fiber grating sensor for large strain measurement | |
| Kalamkarov et al. | Smart pultruded composite reinforcements incorporating fiber optic sensors | |
| RU139213U1 (ru) | Распределённый волоконно-оптический сенсор температуры повышенной чувствительности | |
| KR100339978B1 (ko) | 광변형센서 | |
| Chen et al. | Young’s Modulus Measurement of Metal Wires Using FBG Sensor | |
| CN115127707A (zh) | 使用反弹装置预拉感测线、制造及使用传感器的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |