CN1316227C - 一种光纤光栅位移传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明属于传感技术领域，提供一种结构简单、布设方便、精度高、长期稳定性好的接触式光纤光栅位移传感器。其特征是：由支座、保护钢管、弹簧以及双层钢管组合结构的光纤光栅应变传感器件构成。采用环氧树脂将光纤光栅封装于0.5mm钢管中，并与两个1.2mm钢管组装构成光纤光栅应变传感器件；将该应变器件一端与一1.2mm空心钢管连接，另一端与弹簧连接后安装至预留孔的支座中，并安装保护钢管。本发明的效果和益处是该位移传感器克服了传统电类传感器易受电磁干扰、长期稳定性差等缺点，体积小、测量精度高，而且可在一根光纤上布置多个传感器对多点进行准分布式测量，还可以和基于光纤光栅技术的各种传感器串联。

Description

一种光纤光栅位移传感器
技术领域
本发明属于传感技术领域，涉及到一种基于光纤光栅技术的位移传感器。
背景技术
在土木工程中，常用的位移传感器是应变式的位移传感器。它与二次仪表如应变仪、数字电压表配套使用，即可进行工程试验中的静态位移测量。由于其核心传感元件采用电类应变计，不可避免的带来了易受电磁辐射干扰、长期稳定性差的缺点，无法满足在强电磁辐射等恶劣工作环境中的工作需要。
光纤光栅是一种性能优良的应变传感元件。它具有灵敏度高，体积小，耐腐蚀，抗电磁辐射，光路可弯曲，便于实现远距离测量等优点；由于其采用波长编码技术，消除了光源功率波动及系统损耗的影响，适用于长期监测；而且多个光纤光栅组成的传感系统，采用一根光缆，可实现准分布式测量。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、布设方便、精度高、长期稳定性好的接触式光纤光栅位移传感器，克服了传统电类位移传感器易受电磁干扰、长期稳定性差的缺点，能够满足强电磁辐射等恶劣环境中的位移测量。
本发明所采用的技术方案是：首先制作光纤光栅应变传感器件。采用环氧树脂胶将裸光纤光栅封装于0.5mm不锈钢管内，同时使用环氧树脂胶在不锈钢管两端分别粘接两个1.2mm不锈钢管；然后将制作好的光纤光栅应变传感器安装至预留1.5mm孔的支座内，采用螺丝或环氧树脂胶固定应变传感器件，支座连接有3mm钢管用于保护光纤光栅传感器件以及传感器弹簧的准直。光纤光栅应变传感器一端的1.2mm不锈钢管外壁安装有弹簧，弹簧另一端安装有1.2mm的空心钢管。将连接有弹簧的1.2mm空心钢管安装至另一个1.5mm孔的支座内，并采用螺丝或环氧树脂胶固定。两支座的相对位移拉动弹簧变形，通过测量应变，可推出弹簧的应力，而弹簧的应力与弹簧变形成正比关系，由此可得当前的位移值。
本发明的效果和益处是，该位移传感器克服了传统电类传感器易受电磁干扰、长期稳定性差等缺点，体积小、测量精度高，而且可在一根光纤上布置多个传感器对多点进行准分布式测量，还可以和基于光纤光栅技术的各种传感器串联。通过对支座的改进，可以实现粘接、焊接、螺栓连接等不同安装方法。这种新型光纤光栅位移传感器结构简单，造价低廉，现场施工安装方便。而且，由于光纤光栅具有高灵敏的温度传感特性以及本质防爆、抗电磁干扰等特点，可以广泛适用于土木工程、石油化工工业以及核工业等恶劣工作环境的位移测量中。
附图说明
图1是光纤光栅位移传感器侧向剖面示意图。
图中：1.支座，2.3mm钢管，3.支座，4.光纤光栅应变传感器件，5.弹簧，6.1.2mm空心钢管，7.光纤。
图2是光纤光栅应变传感器件剖面示意图。
图中：8.光纤光栅，9.0.5mm钢管，10.光纤，11.1.2mm钢管，12.环氧树脂，13.1.2mm钢管。
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最佳实施例。
本发明提出的光纤光栅位移传感器侧向剖面示意图如附图1所示，其中所涉及的光纤光栅应变传感器件剖面示意图如附图2所示。
光纤光栅封装的具体做法是，首先使用光纤涂敷机对光纤光栅8部位进行涂敷，然后将其置于0.5mm钢管9中，使用精密光纤调整架调整光纤光栅8位置，使光纤光栅8处于中央部位，接着灌入环氧树脂胶12，在0.5mm钢管9两侧分别安装1.2mm钢管11和1.2mm钢管13，也灌入环氧树脂胶12，待胶固化后即完成封装过程。
组装光纤光栅位移传感器的具体做法是，将光纤光栅应变传感器件的一侧1.2mm钢管13安装于弹簧5内，并使用环氧树脂胶12固定；弹簧5的另一端连接有1.2mm空心钢管6；然后将制作好的光纤光栅应变传感器安装至预留1.5mm孔的支座1内，采用螺丝或环氧树脂12固定应变传感器件，支座1通过螺纹连接有3mm钢管2用于保护光纤光栅传感器件以及传感器弹簧的准直。将连接有弹簧4的1.2mm空心钢管5安装至预留1.5mm孔的支座3内，并采用螺丝或环氧树脂胶12固定。

Claims (1)

1.一种光纤光栅位移传感器，其特征是采用0.5mm钢管(9)、两个1.2mm钢管(11、13)及环氧树脂(12)封装光纤光栅(8)制作成光纤光栅应变传感器(4)；将制作好的光纤光栅应变传感器(4)安装至预留1.5mm孔的支座(1)内，采用螺丝或环氧树脂胶固定光纤光栅应变传感器(4)，支座连接有3mm钢管(2)；光纤光栅应变传感器(4)一端的1.2mm钢管(13)外壁安装有弹簧(5)，弹簧(5)另一端安装有1.2mm空心钢管(6)；将连接有弹簧的1.2mm空心钢管(6)安装至另一个1.5mm孔的支座(3)内，并采用螺丝或环氧树脂胶固定。
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