CN115164729B - 正负双向测量的、不受振动影响的光纤光栅位移传感器 - Google Patents

正负双向测量的、不受振动影响的光纤光栅位移传感器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了正负双向测量的、不受振动影响的光纤光栅位移传感器，属于光纤传感技术、测量监测技术领域，旨在解决现有的光纤光栅位移传感器的量程是正向的，悬臂梁的自由端会产生振动变形，导致位移测量不准确的问题。本发明的传感器通过双向测量机构的设置，具有正负双向的位移测量量程，在测量过程中，避振机构的悬臂梁是在零变形的初始状态上，产生上下的弯曲变形，避免了悬臂梁、光纤光栅因一直受力而产生的疲劳、失效问题；本发明通过在悬臂梁的自由端装配钢球，并使钢球嵌入至引导块的圆形滑槽内，从而使悬臂梁的自由端得到限制，避免振动变形，保障位移测量精度，同时拓宽了传感器的应用场合，使其在振动存在的环境中同样适用。

Description

正负双向测量的、不受振动影响的光纤光栅位移传感器
技术领域
本发明涉及光纤传感技术、测量监测技术领域，具体为正负双向测量的、不受振动影响的光纤光栅位移传感器。
背景技术
位移、裂缝等变形信息监测对很多重大土木工程、结构工程、机械装备的服役状态、安全评估及维护起着至关重要的作用，如桥梁桥身的变形状态、大型机械装备运转位移、结构裂缝变化等关键的安全信息的监测，因此位移传感器在结构安全和健康监测中承担重要角色。传统的基于弱电、磁信号的位移传感器，其信号易受电磁环境（如雷击、机电设备电磁场）的干扰，传感器信号不稳定，不利于开展长期的实时监测，尤其是野外恶劣环境的适应性和耐久性不足。光纤光栅是以光为传感信号，不受电磁干扰，而且光纤光栅元件的材质是玻璃，物理性能稳定、耐久性好，为此基于光纤光栅原理的位移传感器技术备受重视。现有的光纤光栅位移传感器普遍采用悬臂梁作为弹性元件，光纤光栅粘贴布置在悬臂梁的表面，外界位移直接或通过机械机构引起悬臂梁的弯曲变形，光纤光栅感知悬臂梁表面的应变而产生波长漂移，通过标定后，得到波长漂移个外界位移之间的对应关系。
但现有的光纤光栅位移传感器存在如下技术问题：传感器的量程是正向的（如0-100 mm），如申请号为201821395267.5的中国专利“一种光纤光栅位移传感器”、文献“FiberBragg Grating Displacement Sensor with High Abrasion Resistance for a SteelSpring Floating Slab Damping Track”来自期刊Sensors， 2018年第18卷第6期，若被测对象的变形位移是往复式的，那么就需要将传感器的状态先设置在一个位移值（如50 mm），安装固定在被测对象后，才能测量围绕50 mm数值的往复变形位移；这种情况下，光纤光栅传感器的初始状态就被设置成了50 mm，传感器的悬臂梁元件、光纤光栅元件长期处于大负载（50 mm）附近的正向的交替应力应变，而不是在无负载（0 mm）附近承受正负的交替应力应变，这种长期的正向受力状态将会加速悬臂梁金属基体和光纤光栅达到疲劳极限，加快它们产生应力松弛和蠕变，使传感器的悬臂梁弹性基体和光纤光栅提前失效，不利于长期监测。此外，现有的光纤光栅位移传感器（如申请号为202120240121.9的中国专利“一种齿轮机械联动的光纤光栅位移传感器”、申请号为201921684738.9的中国专利“一种对称式大量程的光纤光栅位移传感器”），悬臂梁的自由端在振动冲击情况下，会产生振动变形，这种变形也会因此光纤光栅的波长漂移，与位移引起的波长偏移交叉耦合，导致位移测量不准确。上述技术问题迫切需要得到解决，为此，本发明提供一种正负双向测量的、不受振动影响的光纤光栅位移传感器。
发明内容
鉴于现有技术中所存在的问题，本发明公开了正负双向测量的、不受振动影响的光纤光栅位移传感器，采用的技术方案是，包括：盖板、基座、套筒、双向测量机构、避振机构、直线导轨、直线滑块、第一光纤光栅（FBG1）、补偿条和第二光纤光栅（FBG2），所述基座的正面设置有盖板，所述基座的左侧设置有套筒，套筒用于安装螺钉来锁住双向测量机构，所述基座内滑动连接有双向测量机构，双向测量机构能够实现正负双向的位移测量，所述基座的内部设置有直线导轨，所述直线导轨上设置有直线滑块，所述双向测量机构与直线滑块连接，通过直线导轨和直线滑块的设置，能够起到导向作用，所述基座的内部位于直线导轨的上方设置有避振机构，通过避振机构的设置，能够起到连接并传递变形的作用，避免产生振动变形，保障对位移的测量精度，所述避振机构的上表面粘贴有第一光纤光栅（FBG1），通过第一光纤光栅（FBG1）的设置，能够用于感知悬臂梁的弯曲应变，所述基座内顶壁的左侧固定连接有补偿条，所述补偿条的下表面粘贴有第二光纤光栅（FBG2），通过第二光纤光栅（FBG2）的设置，能够为第一光纤光栅（FBG1）提供温度补偿。
作为本发明的一种优选技术方案，所述双向测量机构包括传递杆、弹簧、顶针和引导块，所述基座的内部设置有传递杆，所述传递杆穿过套筒，所述传递杆的左端连接有顶针，所述顶针的右侧位于传递杆的外表面设置有弹簧，所述基座的内部位于传递杆的右端连接有引导块，通过双向测量机构的设置，能够实现正负双向的位移测量。
作为本发明的一种优选技术方案，所述避振机构包括悬臂梁、传递螺钉和钢球，所述基座的内壁位于直线导轨的上方固定连接有悬臂梁，所述悬臂梁的一端设置有传递螺钉，所述传递螺钉的尾端位于引导块内连接有钢球，通过悬臂梁、传递螺钉和钢球的设置，能够起到连接并传递变形的作用，避免产生振动变形，保障对位移的测量精度。
作为本发明的一种优选技术方案，所述盖板为矩形板状，所述盖板正面平行设置有两排通孔，每排通孔由等距的三个通孔组成；所述基座为无盖长方体盒状，所述基座的左侧面设置有套筒螺孔，所述基座的内壁设置有第一凸台、第二凸台和第三凸台，所述第一凸台上设置有两个螺孔，所述第二凸台上等距设置有七个螺孔，所述基座的右侧面设置有第一出纤螺孔、第二出纤螺孔和两个悬臂梁固定通孔，所述基座的正面设置有与盖板正面通孔位置相对应的通孔；所述套筒为带有轴肩的圆筒结构，所述套筒右侧与套筒螺孔螺纹连接，所述套筒的表面设置有紧定螺孔，盖板与基座之间为可拆卸连接，光线的两端并通过第一出纤螺孔和第二出纤螺孔引出，将螺钉拧入紧定螺孔内可以实现对传递杆的固定。
作为本发明的一种优选技术方案，所述传递杆为杆状结构，所述传递杆左侧设置有内螺纹，所述传递杆右侧设置有外螺纹；所述弹簧套在传递杆上，所述弹簧右侧与套筒的左侧抵接；所述顶针为锥形结构，所述顶针左侧为圆球形，所述顶针与传递杆螺纹连接，所述顶针右侧与弹簧左侧抵接，顶针对弹簧的左侧进行限位，顶针和弹簧拆卸更加方便。
作为本发明的一种优选技术方案，所述引导块为楔形结构，所述引导块内部设置有圆形滑槽、四个引导块固定通孔和一个传递杆固定螺孔，所述圆形滑槽倾斜设置，所述传递杆通过右侧的外螺纹与所述传递杆固定螺孔螺纹连接；所述直线导轨为长条状，所述直线导轨上开设有与第二凸台上七个螺孔相对应的通孔，所述直线导轨通过螺钉固定在第二凸台上，圆形滑槽对钢球进行限位，引导块通过四个引导块固定通孔进行固定，传递杆固定螺孔将引导块与传递杆连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述直线滑块包括直线导轨上滑动连接有结构相同的第一直线滑块和第二直线滑块，所述第一直线滑块和第二直线滑块表面均开设有两个螺孔，所述螺孔的位置与四个所述引导块固定通孔位置相对应，所述引导块通过螺钉固定在直线滑块上；所述悬臂梁左侧设置端部螺孔，所述悬臂梁右侧设置有两个根部螺孔，所述悬臂梁右侧部分放置在第三凸台，两个所述根部螺孔与两个所述悬臂梁固定通孔位置对应，所述悬臂梁通过两个螺钉固定在基座内，安装悬梁臂通过根部螺孔进行安装，传递螺钉11安装在端部螺孔内。
作为本发明的一种优选技术方案，所述传递螺钉与端部螺孔螺纹连接；所述钢球为表面光滑的圆球，所述钢球表面开设有螺孔，所述钢球通过螺孔与传递螺钉螺纹连接，所述钢球嵌入圆形滑槽内，所述钢球与圆形滑槽滑动连接，钢球与圆形滑槽之间无缝配合且可自由滑动。
作为本发明的一种优选技术方案，所述补偿条上有与所述第一凸台上两个螺孔的位置对应的通孔，所述补偿条通过两个螺钉与第一凸台固定连接；所述第一光纤光栅（FBG1）和第二光纤光栅（FBG2）串接与同一根光纤上，所述光纤两端分别通过第一出纤螺孔和第二出纤螺孔引出，补偿条固定在第一凸台上。
本发明的有益效果：本发明与现有的光纤光栅位移传感器相比，本发明的传感器具有正负双向的位移测量量程，在测量过程中，悬臂梁是在零变形的初始状态上，产生上下的弯曲变形，避免了悬臂梁元件、光纤光栅元件长期处于负载状态的弯曲变形，进而避免了悬臂梁、光纤光栅因一直受力而产生的疲劳、失效问题；本发明通过在悬臂梁的自由端装配钢球，并使钢球嵌入至引导块的圆形滑槽内，从而使悬臂梁的自由端得到限制，若工作环境内有冲击振动，受限制的悬臂梁不会产生振动变形，保障了对位移的测量精度，同时也拓宽了传感器的应用场合，使其在振动存在的环境中同样适用。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明基座内部结构示意图；
图3为本发明套筒立体结构示意图；
图4为本发明引导块立体结构示意图；
图5为本发明直线导轨和直线滑块装配示意图；
图6为本发明传递杆、引导块、悬臂梁、传递螺钉和钢球装配示意图；
图7为本发明传递杆、引导块、悬臂梁、传递螺钉和钢球装配剖视图；
图8为本发明测试标定得到的位移—波长输出值的函数关系示意图。
图中：1、盖板；2、基座；201、套筒螺孔；202、第一凸台；203、第二凸台；204、第三凸台；205、第一出纤螺孔；206、第二出纤螺孔；207、悬臂梁固定通孔；3、套筒；301、紧定螺孔；4、传递杆；5、弹簧；6、顶针；7、引导块；701、圆形滑槽；702、引导块固定通孔；703、传递杆固定螺孔；8、直线导轨；9、直线滑块；901、第一直线滑块；902、第二直线滑块；10、悬臂梁；1001、端部螺孔；1002、根部螺孔；11、传递螺钉；12、钢球；13、第一光纤光栅；14、补偿条；15、第二光纤光栅；16、双向测量机构；17、避振机构。
实施方式
实施例
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相正对地重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1至图8所示，本发明公开了正负双向测量的、不受振动影响的光纤光栅位移传感器，采用的技术方案是，包括：盖板1、基座2、套筒3、双向测量机构16、避振机构17、直线导轨8、直线滑块9、第一光纤光栅（FBG1）13、补偿条14和第二光纤光栅（FBG2）15，所述基座2的正面设置有盖板1，所述基座2的左侧设置有套筒3，套筒3内可以安装螺钉，对双向测量机构16进行锁定，所述基座2内滑动连接有双向测量机构16，双向测量机构16进行正负双向的位移测量，所述基座2的内部设置有直线导轨8，所述直线导轨8上设置有直线滑块9，直线导轨8和直线滑块9对双向测量机构16的位移进行导向，所述双向测量机构16与直线滑块9连接，所述基座2的内部位于直线导轨8的上方设置有避振机构17，避振机构17避免测量时产生振动变形，提高测量精度，所述避振机构17的上表面粘贴有第一光纤光栅（FBG1）13，第一光纤光栅（FBG1）13用于感知悬臂梁10的弯曲应变，所述基座2内顶壁的左侧固定连接有补偿条14，所述补偿条14的下表面粘贴有第二光纤光栅（FBG2）15，第二光纤光栅（FBG2）15为第一光纤光栅（FBG1）13提供温度补偿。盖板1、基座2、套筒3、传递杆4、弹簧5、顶针6、引导块7、直线导轨8、直线滑块9、悬臂梁10、传递螺钉11、钢球12、第一光纤光栅（FBG1）13、补偿条14和第二光纤光栅（FBG2）15，所述基座2的正面设置有盖板1，所述基座2的内部设置有传递杆4，所述基座2的左侧设置有套筒3，套筒3用于安装螺钉来锁住传递杆4，所述传递杆4穿过套筒3，所述传递杆4的左端连接有顶针6，顶针6用于接触被测对象，并对弹簧5进行限制，所述顶针6的右侧位于传递杆4的外表面设置有弹簧5，弹簧5使顶针6、传递杆4和引导块7复位，所述基座2的内部位于传递杆4的右端连接有引导块7，所述基座2的内侧壁之间连接有直线导轨8，所述直线导轨8上设置有直线滑块9，直线导轨8和直线滑块9起到导向作用，所述基座2的内壁位于直线导轨8的上方固定连接有悬臂梁10，所述悬臂梁10的一端设置有传递螺钉11，所述传递螺钉11的尾端位于引导块7内连接有钢球12，悬臂梁10和传递螺钉11和钢球12起到连接并传递变形的作用，所述悬臂梁10的上表面粘贴有第一光纤光栅（FBG1）13，第一光纤光栅（FBG1）13用于感知悬臂梁10的弯曲应变，所述基座2内顶壁的左侧固定连接有补偿条14，所述补偿条14的下表面粘贴有第二光纤光栅（FBG2）15，第二光纤光栅（FBG2）15为第一光纤光栅（FBG1）13提供温度补偿。
作为本发明的一种优选技术方案，所述双向测量机构16包括传递杆4、弹簧5、顶针6和引导块7，所述基座2的内部设置有传递杆4，所述传递杆4穿过套筒3，所述传递杆4的左端连接有顶针6，所述顶针6的右侧位于传递杆4的外表面设置有弹簧5，所述基座2的内部位于传递杆4的右端连接有引导块7，顶针6用于接触被测对象，并对弹簧5进行限制，弹簧5使顶针6、传递杆4和引导块7复位，传递杆4和引导块7进行正负双向位移。
作为本发明的一种优选技术方案，所述避振机构17包括悬臂梁10、传递螺钉11和钢球12，所述基座2的内壁位于直线导轨8的上方固定连接有悬臂梁10，所述悬臂梁10的一端设置有传递螺钉11，所述传递螺钉11的尾端位于引导块7内连接有钢球12，悬臂梁10和传递螺钉11和钢球12起到连接并传递变形的作用，避免产生振动变形。
作为本发明的一种优选技术方案，所述盖板1为矩形板状，所述盖板1正面平行设置有两排通孔，每排通孔由等距的三个通孔组成；所述基座2为无盖长方体盒状，所述基座2的左侧面设置有套筒螺孔201，所述基座2的内壁设置有第一凸台202、第二凸台203和第三凸台204，所述第一凸台202上设置有两个螺孔，所述第二凸台203上等距设置有七个螺孔，所述基座2的右侧面设置有第一出纤螺孔205、第二出纤螺孔206和两个悬臂梁固定通孔207，所述基座2的正面设置有与盖板1正面通孔位置相对应的通孔；所述套筒3为带有轴肩的圆筒结构，所述套筒3右侧与套筒螺孔201螺纹连接，所述套筒3的表面设置有紧定螺孔301，盖板1与基座2的通孔通过螺钉进行连接，第一出纤螺孔205和第二出纤螺孔206用于引出光纤的两端，利用螺钉拧入紧定螺孔301内可以固定传递杆4。
作为本发明的一种优选技术方案，所述传递杆4为杆状结构，所述传递杆4左侧设置有内螺纹，所述传递杆4右侧设置有外螺纹；所述弹簧5套在传递杆4上，所述弹簧5右侧与套筒3的左侧抵接；所述顶针6为锥形结构，所述顶针6左侧为圆球形，所述顶针6与传递杆4螺纹连接，所述顶针6右侧与弹簧5左侧抵接，顶针6对弹簧5的左侧进行限位，同时顶针6和弹簧5方便拆卸。
作为本发明的一种优选技术方案，所述引导块7为楔形结构，所述引导块7内部设置有圆形滑槽701、四个引导块固定通孔702和一个传递杆固定螺孔703，所述圆形滑槽701倾斜设置，所述传递杆4通过右侧的外螺纹与所述传递杆固定螺孔703螺纹连接；所述直线导轨8为长条状，所述直线导轨8上开设有与第二凸台203上七个螺孔相对应的通孔，所述直线导轨8通过螺钉固定在第二凸台203上，圆形滑槽701对钢球12进行限位，四个引导块固定通孔702用于固定引导块7，传递杆固定螺孔703用于连接传递杆4。
作为本发明的一种优选技术方案，所述直线滑块9包括直线导轨8上滑动连接有结构相同的第一直线滑块901和第二直线滑块902，所述第一直线滑块901和第二直线滑块902表面均开设有两个螺孔，所述螺孔的位置与四个所述引导块固定通孔702位置相对应，所述引导块7通过螺钉固定在直线滑块9上；所述悬臂梁10左侧设置端部螺孔1001，所述悬臂梁10右侧设置有两个根部螺孔1002，所述悬臂梁10右侧部分放置在第三凸台204，两个所述根部螺孔1002与两个所述悬臂梁固定通孔207位置对应，所述悬臂梁10通过两个螺钉固定在基座2内，根部螺孔1002用于安装悬梁臂10，端部螺孔1001用于安装传递螺钉11。
作为本发明的一种优选技术方案，所述传递螺钉11与端部螺孔1001螺纹连接；所述钢球12为表面光滑的圆球，所述钢球12表面开设有螺孔，所述钢球12通过螺孔与传递螺钉11螺纹连接，所述钢球12嵌入圆形滑槽701内，所述钢球12与圆形滑槽701滑动连接，钢球12与圆形滑槽701之间无缝配合且可自由滑动。
作为本发明的一种优选技术方案，所述补偿条14上有与所述第一凸台202上两个螺孔的位置对应的通孔，所述补偿条14通过两个螺钉与第一凸台202固定连接；所述第一光纤光栅（FBG1）13和第二光纤光栅（FBG2）15串接与同一根光纤上，所述光纤两端分别通过第一出纤螺孔205和第二出纤螺孔206引出，第一凸台202用于固定补偿条14。
本发明的工作原理：装配传感器时，首先将第一光纤光栅（FBG1）13的栅区部分的涂敷层剥除，用环氧树脂胶将其粘贴固定在悬臂梁10的上表面上，作为弯曲应变测量光栅，将第二光纤光栅（FBG2）15的栅区部分的涂敷层剥除，用环氧树脂胶将其粘贴固定在补偿条14的下表面，第二光纤光栅（FBG2）15只感知环境温度和补偿条14随温度环境变化引起的热胀冷缩，作为温度补偿光栅，其次，两个光纤光栅两端的尾纤分别从基座2右侧面的第一出纤螺孔205、第二出纤螺孔206引出，将传递螺钉11从悬臂梁10端部螺孔1001旋入拧紧，将钢球12拧紧在传递螺钉11的尾端上，将钢球12嵌入引导块7的圆形滑槽701中并保证钢球12的滑动顺畅，引导块7通过四个螺钉固定在直线滑块9上，直线滑块9装配在直线导轨8上，将直线导轨8通过七个螺钉固定在基座2底面的第二凸台203上，然后将悬臂梁10放置在第三凸台204上，然后采用两个螺钉穿过两个悬臂梁固定通孔207，拧在悬臂梁10的两个根部螺孔1002上，实现悬臂梁10的固定，然后将传递杆4右侧带有外螺纹的一端穿过基座2的套筒螺孔201后，拧紧在引导块7的传递杆固定螺孔703里，接着将套筒3套在传递杆上，拧紧在基座2的套筒螺孔201，然后弹簧5套在传递杆4上，一端抵住套筒3上，手动压缩弹簧5后，顶针6右侧外伸的螺纹拧入传递杆4左侧的内螺孔内实现固定，同时将弹簧5限制住，最后将盖板1通过6个螺钉固定在基座2顶面的两排螺孔上，实现传感器的装配完成。
传感器在无位移测量的零值状态时，悬臂梁10无弯曲变形，不受任何应力应变，钢球12位于圆形滑槽701长度的中间位置。传递杆4穿于套筒3内，紧定螺孔301上拧有抵住传递杆4的紧定螺钉，可使传递杆4锁住不移动，传感器锁定在无位移测量的零值状态；当传感器处于工作状态时，顶针6与被测物体接触，拧开紧定螺孔301上的紧定螺钉，弹簧5 呈压缩状态，弹力可以带动顶针6向左移动，进而带动传递杆4、引导块7向左移动，直至引导块7的左侧抵住基座2的左侧内壁，此向左移动为正向的位移；顶针6向右移动时，弹簧5还可以继续压缩，进而带动传递杆4、引导块7向右移动，直至引导块7的右侧抵住基座2的右侧内壁，此向右移动为负向的位移；当被测物体的位移为向左的正向位移时，顶针6、传递杆4、引导块7同步向左正向移动，引导块7的圆形滑槽701带动钢球12向下移动，进而通过传递螺钉11带动悬臂梁10向下弯曲，悬臂梁10的上表面产生正的弯曲应变，第一光纤光栅（FBG1）13感知弯曲应变，波长呈现正向的漂移。波长漂移量Δλ1减去第二光纤光栅（FBG2）15的波长漂移量Δλ2（即减去温度引起的波长漂移量），Δλd=Δλ1-Δλ2作为整个传感器的输出信号，即是由位移引起的波长漂移量输出。同样道理，当被测物体的位移为向右的负向位移时，引导块7的圆形滑槽701带动钢球12向上移动，进而通过传递螺钉11带动悬臂梁10向上弯曲，悬臂梁10的上表面产生负的弯曲应变，第一光纤光栅（FBG1）13感知弯曲应变，波长呈现负向的漂移。通过采用精密螺旋位移台对传感器施加各种不同的位移值，采用光纤光栅波长解调器记录下各个位移值对应的波长漂移量输出Δλd=Δλ1-Δλ2，然后通过函数拟合，即可得到外界位移值与波长漂移量输出之间的函数关系，将传感器用于对未知的位移进行测量是，即可根据未知位移引起的波长漂移量输出，结合函数关系，反推出被测未知位移的具体数值。
开展传感器的测量函数的标定：采用精密螺旋位移台标定本传感器，将顶针6紧贴精密螺旋位移台的表面，使顶针6随着精密螺旋位移台的移动而移动，精密螺旋位移台的手轮每旋转一圈，位移变化1 mm；本发明装置的量程取决于引导块7的长度和直线滑块9的左右运行空间极限位置，本实施例的量程以为正负25 mm为例；规定螺旋位移台的位移使顶针6拉出基座2时为位移的正方向，使顶针6向基座2内缩进时为位移的负方向，将顶针6全部推进入基座2内，使传感器处于-25 mm的位置，从-25 mm值开始，以每5 mm的位移作为一个测试点间隔，精密螺旋位移台的手轮每转动五圈（对应5 mm），光纤光栅波长解调器采集一次传感器的输出波长数据，直至到达25 mm的位置。如图8所示，画出施加位移值与波长输出值的对应图，进行线性拟合，拟合后就得到了位移与波长输出值之间的对应函数关系，完成本传感器的标定。将标定好的传感器拿到需要位移测量的场合，传感器的基座2固定在某个基准物体上，将顶针6与被测物体接触，当被测物体移动时，传感器的波长输出值产生变化，结合测试标定得到的对应函数关系，即可反算得到被测物体移动的具体数值。
本发明涉及的机械连接为本领域技术人员采用的惯用手段，可通过有限次试验得到技术启示，属于公知常识。
本文中未详细说明的部件为现有技术。
上述虽然对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化，而不具备创造性劳动的修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (7)

1.正负双向测量的、不受振动影响的光纤光栅位移传感器，其特征在于，包括：盖板（1）、基座（2）、套筒（3）、双向测量机构（16）、避振机构（17）、直线导轨（8）、直线滑块（9）、第一光纤光栅（13）、补偿条（14）和第二光纤光栅（15），所述基座（2）的正面设置有盖板（1），所述基座（2）的左侧设置有套筒（3），所述基座（2）内滑动连接有双向测量机构（16），所述基座（2）的内部设置有直线导轨（8），所述直线导轨（8）上设置有直线滑块（9），所述双向测量机构（16）与直线滑块（9）连接，所述双向测量机构（16）包括传递杆（4）、弹簧（5）、顶针（6）和引导块（7），所述基座（2）的内部设置有传递杆（4），所述传递杆（4）穿过套筒（3），所述传递杆（4）的左端连接有顶针（6），所述顶针（6）的右侧位于传递杆（4）的外表面设置有弹簧（5），所述基座（2）的内部位于传递杆（4）的右端连接有引导块（7），所述基座（2）的内部位于直线导轨（8）的上方设置有避振机构（17），所述避振机构（17）包括悬臂梁（10）、传递螺钉（11）和钢球（12），所述基座（2）的内壁位于直线导轨（8）的上方固定连接有悬臂梁（10），所述悬臂梁（10）的一端设置有传递螺钉（11），所述传递螺钉（11）的尾端位于引导块（7）内连接有钢球（12），所述避振机构（17）的上表面粘贴有第一光纤光栅（13），所述基座（2）内顶壁的左侧固定连接有补偿条（14），所述补偿条（14）的下表面粘贴有第二光纤光栅（15）。
2.根据权利要求1所述的正负双向测量的、不受振动影响的光纤光栅位移传感器，其特征在于：所述盖板（1）为矩形板状，所述盖板（1）正面平行设置有两排通孔，每排通孔由等距的三个通孔组成；所述基座（2）为无盖长方体盒状，所述基座（2）的左侧面设置有套筒螺孔（201），所述基座（2）的内壁设置有第一凸台（202）、第二凸台（203）和第三凸台（204），所述第一凸台（202）上设置有两个螺孔，所述第二凸台（203）上等距设置有七个螺孔，所述基座（2）的右侧面设置有第一出纤螺孔（205）、第二出纤螺孔（206）和两个悬臂梁固定通孔（207），所述基座（2）的正面设置有与盖板（1）正面通孔位置相对应的通孔；所述套筒（3）为带有轴肩的圆筒结构，所述套筒（3）右侧与套筒螺孔（201）螺纹连接，所述套筒（3）的表面设置有紧定螺孔（301）。
3.根据权利要求1所述的正负双向测量的、不受振动影响的光纤光栅位移传感器，其特征在于：所述传递杆（4）为杆状结构，所述传递杆（4）左侧设置有内螺纹，所述传递杆（4）右侧设置有外螺纹；所述弹簧（5）套在传递杆（4）上，所述弹簧（5）右侧与套筒（3）的左侧抵接；所述顶针（6）为锥形结构，所述顶针（6）左侧为圆球形，所述顶针（6）与传递杆（4）螺纹连接，所述顶针（6）右侧与弹簧（5）左侧抵接。
4.根据权利要求2所述的正负双向测量的、不受振动影响的光纤光栅位移传感器，其特征在于：所述引导块（7）为楔形结构，所述引导块（7）内部设置有圆形滑槽（701）、四个引导块固定通孔（702）和一个传递杆固定螺孔（703），所述圆形滑槽（701）倾斜设置，所述传递杆（4）通过右侧的外螺纹与所述传递杆固定螺孔（703）螺纹连接；所述直线导轨（8）为长条状，所述直线导轨（8）上开设有与第二凸台（203）上七个螺孔相对应的通孔，所述直线导轨（8）通过螺钉固定在第二凸台（203）上。
5.根据权利要求4所述的正负双向测量的、不受振动影响的光纤光栅位移传感器，其特征在于：所述直线滑块（9）包括直线导轨（8）上滑动连接有结构相同的第一直线滑块（901）和第二直线滑块（902），所述第一直线滑块（901）和第二直线滑块（902）表面均开设有两个螺孔，所述螺孔的位置与四个所述引导块固定通孔（702）位置相对应，所述引导块（7）通过螺钉固定在直线滑块（9）上；所述悬臂梁（10）左侧设置端部螺孔（1001），所述悬臂梁（10）右侧设置有两个根部螺孔（1002），所述悬臂梁（10）右侧部分放置在第三凸台（204），两个所述根部螺孔（1002）与两个所述悬臂梁固定通孔（207）位置对应，所述悬臂梁（10）通过两个螺钉固定在基座（2）内。
6.根据权利要求5所述的正负双向测量的、不受振动影响的光纤光栅位移传感器，其特征在于：所述传递螺钉（11）与端部螺孔（1001）螺纹连接；所述钢球（12）为表面光滑的圆球，所述钢球（12）表面开设有螺孔，所述钢球（12）通过螺孔与传递螺钉（11）螺纹连接，所述钢球（12）嵌入圆形滑槽（701）内，所述钢球（12）与圆形滑槽（701）滑动连接，所述钢球（12）位于圆形滑槽（701）的中间位置。
7.根据权利要求6所述的正负双向测量的、不受振动影响的光纤光栅位移传感器，其特征在于：所述补偿条（14）上有与所述第一凸台（202）上两个螺孔位置对应的通孔，所述补偿条（14）通过两个螺钉与第一凸台（202）固定连接；所述第一光纤光栅（13）和第二光纤光栅（15）串接与同一根光纤上，所述光纤两端分别通过第一出纤螺孔（205）和第二出纤螺孔（206）引出。
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