CN201034560Y - 光纤光栅位移传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于基于光纤光栅传感技术领域，具体公开了一种光纤光栅位移传感器。该传感器的光纤光栅A(2)一端固定在出纤端子(1)上，另一端固定在金属毛细管(5)上，光纤光栅A(2)与不同波长的光纤光栅B(3)连接在同一光纤中；光纤光栅B(3)的两端固定在封装盒(6)内，尾纤引出封装盒(6)；弹簧(9)的一端固定在金属毛细管(5)上，另一端与探杆(10)尾端固定；弹片(4)以支点形式固定在弹片保持架(7)上，一端与金属毛细管(5)固定；弹片保持架(7)上设有微调螺钉(8)；微调螺钉(8)顶住弹片(4)的另外一端。本实用新型主要用于测试大坝、水闸、路面下沉，轨道等位移、大桥载重负荷等参数。
Description
技术领域
本实用新型属于基于光纤光栅传感技术领域，具体涉及一种光纤光栅位移传感器。
背景技术
现有光纤光栅位移传感器是基于梁式的应变传感器来制作的，例如把光栅粘贴在悬臂梁上，位移量通过连接件使悬臂梁产生弯曲，从而使光纤光栅受到拉伸或者挤压，波长产生相应的变化量，得到了位移和波长变化的对应关系，这样便可以通过光纤光栅波长的变化量来得到位移量了。但其缺点也是明显的：光纤光栅在栅区被胶粘贴的情况下会出现谱形展宽及波长蠕变的不良后果，直接影响位移传感器测试精度及稳定性；另外，由于温度的变化也会使位移传感器的波长产生变化，所以现有的光纤光栅位移传感器需在附带一个温度传感器来做波长补偿的情况下使用。
实用新型内容
针对现有技术的上述不足，本实用新型所要解决的技术问题是提出一种结构简单、布设方便、精度高、长期稳定性好的光纤光栅位移传感器。
光纤光栅位移传感器结构中弹簧的伸长长度与受到的拉力相对应，而光纤光栅受拉力时中心波长与所受拉力大小相对应。本实用新型利用这一特征，根据传感器波长的变化量，可以转换成相对位移变化量。由此，本实用新型为解决上述技术问题而采用的技术方案是：一种光纤光栅位移传感器，包括出纤端子、光纤光栅A、光纤光栅B、弹片、金属毛细管、封装盒、弹片保持架、微调螺母、弹簧和探杆，其中：光纤光栅A一端固定在出纤端子上，另一端固定在金属毛细管上，光纤光栅A与不同波长的光纤光栅B连接在同一光纤中；光纤光栅B的两端固定在封装盒内，尾纤引出封装盒；弹簧的一端固定在金属毛细管上，另一端与探杆尾端固定；弹片以支点形式固定在弹片保持架上，一端与金属毛细管固定；弹片保持架上设有微调螺钉；微调螺钉顶住弹片的另外一端。
本实用新型上述探杆最好套设在嘴管内，作为探杆的活动导轨；嘴管和探杆上均设有销孔。嘴管和探杆上的销孔对探杆有限位作用，探杆可滑动范围为光纤光栅位移传感器的量程范围，根据位移实际需要量程来设计嘴管有效长度。
本实用新型上述光纤光栅A处于拉伸状态，光纤光栅B的栅区呈自由状态，光纤光栅B与光纤光栅A串接在同一根光纤上，并同时设在封装盒内。
相对于现有技术，本实用新型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、测量精度相对较高，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。与现有的光纤光栅位移传感器相比，本实用新型在秉承了原结构产品的优势外，还克服了以上所述的缺点，栅区不粘胶，能保证谱形的不变，提高了其测试精度并保证了稳定性；结构自带温度补偿，减少了实际使用的占用空间的同时又提高了其测试的精度。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
其中：1为出纤端子；2为光纤光栅A；3为光纤光栅B；4为弹片；5为金属毛细管；6为封装盒；7为弹片保持架；8为微调螺钉；9为弹簧；10为探杆；11为嘴管。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型的结构及其动作过程作进一步说明。
如图1所示，本实用新型一较佳实施例提出的一种光纤光栅位移传感器，包括出纤端子1、光纤光栅A2、光纤光栅B3、弹片4、金属毛细管5、封装盒6、弹片保持架7、微调螺母8、弹簧9和探杆10，其中：
光纤光栅A2一端固定在出纤端子1上，另一端固定在金属毛细管5，光纤光栅A2与不同波长的光纤光栅B3串接在同一光纤中，光纤光栅B3呈自由状态，其两端固定在封装盒6内，尾纤引出封装盒6。弹簧9的一端固定在金属毛细管5上，另一端与探杆10尾端固定。弹片4以支点形式固定在弹片保持架7上，弹片4以支点为圆心可以任何一端翘动另外一端，弹片4的一端与金属毛细管5固定。弹片保持架7上带有微调螺母8，微调螺母8顶住弹片4另外一端，嘴管11作为探杆10光纤光栅B3与光纤光栅A2用光纤串接，并同样被封装盒6内，提高温度补偿的效果，所以本实用新型的光纤光栅位移传感器具有理想的温度补偿功能。
弹片4是为薄片，通过调节微调螺母8可以使弹片4的另一端绕支点运动，由于弹片4与金属毛细管5相接，所以弹片4、弹片保持架7、微调螺母8三者组成的结构一方面可以微调光纤光栅A2的起始工作波长；另一方面，由于弹片4只有一维方向自由度，可以保证光纤光栅A2在一维方向受力，并保持工作中光纤光栅A2的固定位置，由于弹簧9的拉力方向与光纤光栅A2轴向在相同直线方向，使弹片4受弹簧9拉力产生的挠度变化与光纤光栅A2受到弹簧9拉力长度改变量相同，但是相对拉力作用的大小相差非常大，因此，在实际工作中弹片4连接金属毛细管5的一端绕支点转动切线方向受力可以忽略不计。同理，光纤光栅A2两端结合点的蠕变量对该光纤光栅位移影响很微小。
弹簧9的两端分别连接着金属毛细管5与探杆10。探杆10可在嘴管11内水平方向移动。嘴管11的有效长度(探杆在嘴管内可移动的距离)即为传感器的量程。
探杆10拉动，弹簧9被拉伸，光纤光栅A2上有应力产生，波长产生了变化，利用探杆10的位移量与光纤光栅A2波长变化量对应的关系，便可以测物体的相对位移量。
Claims (10)
1.一种光纤光栅位移传感器，其特征在于，该传感器包括出纤端子(1)、光纤光栅A(2)、光纤光栅B(3)、弹片(4)、金属毛细管(5)、封装盒(6)、弹片保持架(7)、微调螺母(8)、弹簧(9)和探杆(10)，其中：光纤光栅A(2)一端固定在出纤端子(1)上，另一端固定在金属毛细管(5)上，光纤光栅A(2)与不同波长的光纤光栅B(3)连接在同一光纤中；光纤光栅B(3)的两端固定在封装盒(6)内，尾纤引出封装盒(6)；弹簧(9)的一端固定在金属毛细管(5)上，另一端与探杆(10)尾端固定；弹片(4)以支点形式固定在弹片保持架(7)上，一端与金属毛细管(5)固定；弹片保持架(7)上设有微调螺钉(8)；微调螺钉(8)顶住弹片(4)的另外一端。
2.根据权利要求1所述的光纤光栅位移传感器，其特征在于，探杆(10)套设在嘴管(11)内。
3.根据权利要求1所述的光纤光栅位移传感器，其特征在于，光纤光栅A(2)处于拉伸状态。
4.根据权利要求1所述的光纤光栅位移传感器，其特征在于，光纤光栅B(3)与光纤光栅A(2)串接在同一根光纤上，并同时设在封装盒(6)内。
5.根据权利要求项1所述的光纤光栅位移传感器，其特征在于：光纤光栅B(3)的栅区呈自由状态。
6.根据权利要求1所述的光纤光栅位移传感器，其特征在于，弹簧(9)的拉力方向与光纤光栅A(2)轴向在相同直线方向。
7.根据权利要求1所述的光纤光栅位移传感器，其特征在于，弹片(4)是薄片。
8.根据权利要求1所述的光纤光栅位移传感器，其特征在于，弹片(4)受弹簧(9)拉力产生的挠度变化方向与光纤光栅A(2)轴向受到弹簧(9)拉力方向相同。
9.根据权利要求2所述的光纤光栅位移传感器，其特征在于，嘴管和探杆上设有销孔。
10.根据权利要求1所述的光纤光栅位移传感器，其特征在于，金属毛细管(5)直接固定在弹片(4)上。
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2006
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