CN202692951U - 用于柔性防护网受力变形监测的光纤光栅弯曲传感器 - Google Patents

Abstract

用于柔性防护网受力变形监测的光纤光栅弯曲传感器，灵敏度高，抗强电磁干扰，而且测量信号可靠。它包括塑料棒（10）和周向相隔120度固定设置于其上的三路光纤（11、12、13），该三路光纤（11、12、13）各连接有两个分别接近塑料棒（10）两端处的光纤光栅（14）。

Description

用于柔性防护网受力变形监测的光纤光栅弯曲传感器

技术领域

本实用新型涉及传感器，特别涉及一种用于柔性防护网受力变形监测的光纤光栅弯曲传感器。

背景技术

光纤光栅弯曲传感器与传统的电类传感器相比有很多优点，如无源无电，质量轻，体积小，在户外安装使用，抗强电磁干扰，信号传输距离远，可实现多点分布式测量，因此，在传感领域倍受关注。由于我国是一个山地大国，崩塌、滚石等自然灾害长期以来对铁路运输带来了巨大的损失和安全威胁。随着经济的发展，列车在不断提速，当列车在高速运行时，一旦有滚石等异物侵入铁路限界，如果列车司机不能及时发现险情，容易造成严重的列车脱轨事故，甚至造成巨大的灾难。安装在铁路沿线两侧的被动柔性防护网，由于具有足够的强度和柔性，常用来拦截滚石等异物入侵铁路限界，通过在被动柔性防护网的上支撑绳安装光纤光栅弯曲传感器，可以监测防护网滚石冲击下的变形大小，从而判断入侵滚石的冲击能量的大小以及冲击后防护网的状态，为铁路沿线的安全监测系统提供基本数据。

Yong-Sen Yu在其发表的“Bead Sensor Using an Embedded EtchedFiber Bragg Grating”一文中提出，利用光功率计来测量嵌入在梁中的光纤光栅的反射功率来测量梁的曲率，该传感器体积小，成本低，不受温度的影响，但是该传感器采用光功率计进行测量，测量信号易受到光强度波动的影响。赵士刚等人提出一种基于四芯光纤的弯曲传感器（参看文献“四芯光纤弯曲传感器”，来自期刊《光学学报》，2006年7月，26卷第7期），该传感器采用一段四芯光纤作为敏感单元，四个纤芯作为一个四光束干涉仪，在光纤出射端远场形成周期分布的干涉格子，利用格子光场的移动来测量弯曲曲率半径，该传感器信号的识别困难，不适用于仪器的实时监测，而且光源和探测分别布置在光纤两端，测量不方便。林巧等人所研究出的基于迈克尔逊干涉的光纤弯曲传感器（参看文献“基于迈克尔逊干涉的光纤弯曲传感器”，来自期刊《光子学报》，2011年，40卷第2期），将两根光纤组成的光纤带固定于弹性弯曲结构上产生迈克尔逊干涉信号，用光纤折射率匹配液填充微型腔，采用相位生成载波技术对相位干涉信号进行调制和解调，实现对曲率的测量，该传感器体积小，质量轻，分辨率高，但是测量系统复杂，不适合于多点分布式测量。专利号为200510024426.1的中国专利“同时测量弯曲曲率和弯曲方向的弯曲传感器”，采用方法是：将单模光纤分别将三个长周期光纤光栅相互级联，其中两个长周期光纤光栅对弯曲最敏感方向相互交叉45度夹角，该传感器具有体积小，成本低，易埋入被测工程结构等特点，但是该传感器结构复杂，制造困难，不适用于恶劣的户外环境。专利号为CN 101424509A的中国专利“弯曲传感器”，通过将多个应变敏感元件布置在基部构件的一个侧面上的宽度方向上的不同位置处并且被布置在基部构件的厚度方向上的两个以上的不同位置来实现对弯曲的测量，由于该传感器的应变敏感元件采用的是电阻应变片，因此该结构不具备抗电磁干扰、耐腐蚀，多点分布式测量的能力。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于柔性防护网受力变形监测的光纤光栅弯曲传感器，灵敏度高，抗强电磁干扰，而且测量信号可靠。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下：

本实用新型本实用新型用于柔性防护网受力变形监测的光纤光栅弯曲传感器，其特征是：它包括塑料棒和周向相隔120度固定设置于其上的三路光纤，该三路光纤各连接有两个分别接近塑料棒两端处的光纤光栅。

本实用新型的有益效果是，灵敏度高，抗强电磁干扰，耐腐蚀，可在户外环境中使用，实现多点分布式测量；测量信号可靠，传输距离远，便于构建远程安全监测系统；采用差动的方式进行温度补偿，消除的温度对弯曲的测量的影响，同时提高了测量灵敏度。

附图说明

本说明书包括如下两幅附图：

图1是用于柔性防护网受力变形监测的光纤光栅弯曲传感器的断面图；

图2是用于柔性防护网受力变形监测的光纤光栅弯曲传感器结构示意图。

图中示出零部件、部位名称及所对应的标记：塑料棒10、光纤11、光纤12、光纤13、光纤光栅14、管接头15。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

参照图1和图2，本实用新型用于柔性防护网受力变形监测的光纤光栅弯曲传感器，它包括塑料棒10和周向相隔120度固定设置于其上的三路光纤11、12、13，该三路光纤11、12、13上各连接有两个分别接近塑料棒10两端处的光纤光栅14。

。参照图1，通常，所述塑料棒10的外圆周面上周向相隔120度开设有三条凹槽，三路光纤11、12、13各粘接固定于其中一条凹槽内，凹槽由胶黏剂填充。所述塑料棒10一端安装有管接头15，用来保护光纤11、12、13引出的尾纤。

本实用新型固定于柔性防护网的上支撑绳上。塑料棒上布置的光纤光栅可以测得塑料棒的弯曲曲率，从而得到塑料棒的弯曲形状。再根据塑料棒的弯曲变形大小来得到防护网在滚石冲击作用下的变形大小。与现有技术相比具有如下突出特点：灵敏度高，抗强电磁干扰，耐腐蚀，可在户外环境中使用，实现多点分布式测量；测量信号可靠，传输距离远，便于构建远程安全监测系统；采用差动的方式进行温度补偿，消除的温度对弯曲的测量的影响，同时提高了测量灵敏度。

以上所述只是用图解说明本实用新型用于柔性防护网受力变形监测的光纤光栅弯曲传感器的一些原理,并非是要将本实用新型局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本实用新型所申请的专利范围。

Claims (3)

1.用于柔性防护网受力变形监测的光纤光栅弯曲传感器，其特征是：它包括塑料棒（10）和周向相隔120度固定设置于其上的三路光纤（11、12、13），该三路光纤（11、12、13）各连接有两个分别接近塑料棒（10）两端处的光纤光栅（14）。

2.如权利要求1所述用于柔性防护网受力变形监测的光纤光栅弯曲传感器，其特征是：所述塑料棒（10）的外圆周面上周向相隔120度开设有三条凹槽，三路光纤（11、12、13）各粘接固定于其中一条凹槽内。

3.如权利要求2所述用于柔性防护网受力变形监测的光纤光栅弯曲传感器，其特征是：所述塑料棒（10）一端安装有管接头（15）。

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