CN203231733U

CN203231733U - 拉绳式光纤光栅位移传感器

Info

Publication number: CN203231733U
Application number: CN 201320136786
Authority: CN
Inventors: 徐骏; 张东生; 李安洪; 魏永幸; 杨捷; 李楚根; 姚裕春; 赵东平
Original assignee: China Railway Eryuan Engineering Group Co Ltd CREEC
Current assignee: China Railway Eryuan Engineering Group Co Ltd CREEC
Priority date: 2013-03-25
Filing date: 2013-03-25
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2023-03-25

Abstract

拉绳式光纤光栅位移传感器，结构简单，实用性高，应用方便。它包括：楔形滑块（6），坐落于箱体（7）内的光滑面上；拉杆（1），与楔形滑块（6）前端连接，其延伸出箱体（7）的外伸端上连接有拉绳（10）；弹性构件，设置于楔形滑块（6）前端面及所对应的箱体（7）侧壁之间；悬臂梁（3），固定安装于箱体（7）侧壁上，安装于其自由端的螺钉（5）与楔形滑块（6）的楔形斜面相接触；第一光纤光栅（4a）、第二光纤光栅（4b），分别粘贴固定于悬臂梁（3）的上、下表面，串接后由尾纤（9）引出箱体（7）。

Description

拉绳式光纤光栅位移传感器

技术领域

本实用新型涉及传感器，特别涉及一种拉绳式光纤光栅位移传感器。

背景技术

光纤光栅传感是近年来发展起来的新型传感技术。光纤光栅具有体积小、灵敏度高、绝缘、抗电磁干扰能力强等独特的优点，已被广泛地应用于各种材料和结构体内部进行温度、应变等参数的测量。光纤光栅传感技术以其独特的可靠性高、便于实现分布式传感等优势越来越被人们所重视。利用光纤光栅的独特优势，可以用来制成各种各样的新型光纤光栅位移传感器，运用在各个领域，尤其是环境恶劣的场合，比如高温、高压、电磁干扰、腐蚀性强，山区，隧道，大坝等。

目前，光纤光栅位移传感器的主要主要传感元件有悬臂梁结构，简支梁结构以及在此基础上进行优化，或者设计其他机械结构，实现位移测量。早期的光纤光栅位移传感器都是基于悬臂梁原理的位移传感器，这些传感器都是将光栅直接粘贴于悬臂梁上面，当外界影响引起悬臂梁自由端发生位移时，梁上各点将产生应变，最终换算成测量点的位移。

随着社会的发展，各种新型的光纤光栅位移传感器相继出现，比如国外学者最先提出光纤光栅位移传感器的设计思路（IwakiHideaki,Shiba Keiji,TakedaNobuo.StructuralhealthmonitoringsystemUsingFBG-based sensorsforadamagetolerantbuiding[C]//smartstructureandmaterials:smart systemsandNondestructiveEvoluationforCivilInfrastrures,Proceedingof SPIE.SanDiego,2003,5057:392-399.），该光纤光栅位移传感器的基本结构为探头和一根弹簧相连，并和光纤光栅固定在一起，被测物位移的变化转化为光纤光栅应变的变化，再通过解调仪获得光栅波长的变化，便可测得位移的变化。刘波等提出了一种能在实际中应用的光纤光栅位移测量装置（刘波，牛文成，杨亦飞等.基于光纤布拉格光栅的精密位移测量[J].纳米技术与精密工程,2005,3(1):53-55.），将光纤光栅的一端固定，另一端与滑块相连，通过滑块的移动对光纤光栅施加拉压力，测出结构的位移。这种装置测量范围小，精度较高，适合于精密测量，但光栅容易折断。

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拉绳式光纤光栅位移传感器，结构简单，实用性高，应用方便。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下：

本实用新型的拉绳式光纤光栅位移传感器，其特征是它包括：楔形滑块，坐落于箱体内的光滑面上；拉杆，与楔形滑块前端连接，其延伸出箱体的外伸端上连接有拉绳；弹性构件，设置于楔形滑块前端面及所对应的箱体侧壁之间；悬臂梁，固定安装于箱体侧壁上，安装于其自由端的螺钉与楔形滑块的楔形斜面相接触；第一光纤光栅、第二光纤光栅，分别粘贴固定于悬臂梁的上、下表面，串接后由尾纤引出箱体。

本实用新型的有益效果是，以悬臂梁、弹簧及楔形滑块组成复合结构，悬臂梁自由端以螺钉为与滑块摩擦的接触元件，制作成本低，方便装拆，实用性高；以两个光纤光栅的波长差作为检测信号，具有温度补偿能力；以拉绳作为被测量物的感应部分，且在箱体外，便于更换，应用方便。

附图说明

本说明书包括如下两幅附图：

图1是本实用新型拉绳式光纤光栅位移传感器的结构示意图；

图2是本实用新型拉绳式光纤光栅位移传感器中拉杆外伸端的结构示意图。

图中示出零部件、部位名称及所对应的标记：拉杆1、弹性构件2、悬臂梁3，第一光纤光栅4a、第二光纤光栅4b、螺钉5、楔形滑块6、箱体7、尾纤输出接头8、尾纤9、拉绳10。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本实用新型进一步说明。

参照图1，本实用新型的拉绳式光纤光栅位移传感器，它包括：楔形滑块6，坐落于箱体7内的光滑面上；拉杆1，与楔形滑块6前端连接，其延伸出箱体7的外伸端上连接有拉绳10；弹性构件，设置于楔形滑块6前端面及所对应的箱体7侧壁之间；悬臂梁3，固定安装于箱体7侧壁上，安装于其自由端的螺钉5与楔形滑块6的楔形斜面相接触；第一光纤光栅4a、第二光纤光栅4b，分别粘贴固定于悬臂梁3的上、下表面，串接后由尾纤9引出箱体7。整体结构简单，方便装拆，实用性高。以两个光纤光栅的波长差作为检测信号，具有温度补偿能力；拉绳10与被测物相连，拉绳感知被测物位移量，继而通过拉杆1、楔形滑块6、螺钉5传递给悬臂梁3，使其发生弯曲，通过第一光纤光栅4a、第二光纤光栅4b的波长差作为检测信号，来衡量拉绳10产生的位移变化。

参照图2，以拉绳10是被测量物的感应部分，为方便使用和能方便更换，所述拉绳10与拉杆1的外伸端可拆卸连接。参照图1，通常，所述弹性构件为套装在拉杆1上的压缩弹簧。箱体7上在尾纤9的引出端应设置尾纤输出接头8。

以上所述只是用图解说明本实用新型拉绳式光纤光栅位移传感器的一些原理，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

1.拉绳式光纤光栅位移传感器，其特征是它包括：楔形滑块（6），坐落于箱体（7）内的光滑面上；拉杆（1），与楔形滑块（6）前端连接，其延伸出箱体（7）的外伸端上连接有拉绳（10）；弹性构件，设置于楔形滑块（6）前端面及所对应的箱体（7）侧壁之间；悬臂梁（3），固定安装于箱体（7）侧壁上，安装于其自由端的螺钉（5）与楔形滑块（6）的楔形斜面相接触；第一光纤光栅（4a）、第二光纤光栅（4b），分别粘贴固定于悬臂梁（3）的上、下表面，串接后由尾纤（9）引出箱体（7）。

2.如权利要求1所述的拉绳式光纤光栅位移传感器，其特征是：所述弹性构件为套装在拉杆（1）上的压缩弹簧。

3.如权利要求1所述的拉绳式光纤光栅位移传感器，其特征是：所述拉绳（10）与拉杆（1）的外伸端可拆卸连接。