CN203811130U - 传感装置、采用该装置的箱体位置状态监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种光纤的传感装置，包括传感单元和测试单元，所述的传感单元由壳体一和壳体二组成，壳体一和壳体二滑动配合，在壳体一和壳体二之间安置有光纤弯曲传感单元和弹簧，所述的光纤弯曲传感单元通过光缆与测试单元连接；在壳体一和壳体二之间还安置有防止壳体一和壳体二过分相向运动的限位板；连接杆的一端与壳体一固定连接。本实用新型进一步提供了采用上述传感装置的箱体位置状态变化监测装置和监测方法，将传感装置固定于箱体上、连接杆固定于箱体基础上，当箱体与箱体基础的相对位置状态变化时，导致传感装置内的信号光纤弯曲半径变化而使包含信号光纤的光路的衰减值变化，通过确定衰减值的变化来监测箱体的位置状态的变化。

Description

传感装置、采用该装置的箱体位置状态监测系统

技术领域

 本实用新型揭示了一种光纤传感装置，并提出了采用该光纤传感装置进行箱体位置状态变化的监测系统以及监测方法。

背景技术

随着社会的发展，在路边，我们会发现越来越多的箱体出现，有通信用的交接箱、路灯的控制箱、电力的控制柜、铁路公路的交通信号灯控制箱等等，当有大的自然灾害，如台风等发生时，或偶尔的车祸，都有可能对箱体造成损毁，其最直接的表现是箱体位置状态的变化，如箱体的倾斜、倒伏、移位等等，如何在第一时间知道哪个箱体出现异常状态，以便及时维修或采取应急措施，是急需解决的问题，现有的采用倾斜仪进行监测装置存在成本较高、远距离监测困难、维护成本高等缺点。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，揭示了一种光纤传感装置，采用该装置的系统可有效监测箱体的位置状态变化，具有精度高、抗电磁干扰、成本低、可远距离监测等优点，且其光路是全封闭的具有良好的稳定性、大的动态范围、长寿命及抗振动特性，并可应用于易燃易爆场所，使用价值高，适应性强。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种传感装置，包括传感单元和测试单元，以及连接两者的光缆，其特征在于：所述的传感单元由壳体一和壳体二组成，壳体一和壳体二滑动配合，并有防止壳体一和壳体二脱离的限位块，在壳体一和壳体二之间安置有光纤弯曲传感单元和弹簧，所述的光纤弯曲传感单元通过光缆与测试单元连接；在壳体一和壳体二之间还安置有防止壳体一和壳体二过分相向运动的限位板；连接杆的一端与壳体一固定连接。

所述光纤弯曲传感单元包括弹簧形支架以及连续布设在所述弹簧形支架上相对两侧的多个变形齿一和多个变形齿二，所述多个变形齿一和多个变形齿二呈交错对应布设且二者的头部之间形成供一个或多个信号光纤穿过的曲线形通道，所述变形齿一1和变形齿二对应布设在信号光纤的两侧。

所述光纤弯曲传感单元是有上锯齿板和下锯齿板以及夹持于两者间的信号光纤构成。

优选的，在所述的壳体二与光纤弯曲传感单元之间安置有移动板，螺栓穿过壳体二上的圆孔，在螺栓上安置有卡簧，通过卡簧使螺栓固定在壳体二的壳壁上，螺栓与移动板是螺纹配合。

优选的，在所述的壳体二上有连接头12。

优选的，在所述壳体二内腔中填充有阻水油膏。

一种箱体位置状态监测的方法，其步骤如下：

在箱体箱体基础之间安置有光纤的传感装置，该传感装置包括传感单元、测试单元，传感单元中信号光纤的弯曲半径随着箱体与箱体基础之间相对位置状态的变化而变化，会导致信号光纤所在光路的光衰减值的变化，测试单元与信号光纤连接，

与测试单元相连的报警单元；

①测试单元检测光路的实时光衰减值；

②测试单元将实时光衰减值与预先定义的光衰减值相比较，确定箱体相对于箱体基础的位置状态；

③根据位置状态确定是否启动报警单元。

当箱体相对于箱体基础的位置状态未变化时，测试单元检测光路的实时衰减值不大于预先定义的衰减值，报警单元不发出报警；

当箱体相对于箱体基础的位置状态变化时，测试单元检测光路的实时衰减值大于预先定义的衰减值，报警单元发出报警，测试单元记录该实时衰减值。

一种箱体位置状态的监测系统：

包括在箱体和箱体基础之间安置有光纤的传感装置，该传感装置包括传感单元、测试单元和连接杆，传感单元中信号光纤的弯曲半径随着箱体与箱体基础之间相对位置状态的变化而变化，会导致信号光纤所在光路的光衰减值的变化，测试单元与信号光纤相连接，

与测试单元相连的报警单元；

由测试单元检测光路的实时光衰减值，并将实时光衰减值与预先定义的光衰减值相比较，确定箱体相对于箱体基础的位置状态，根据位置状态确定是否启动报警单元。

优选的，一种箱体位置状态的监测系统，所述的传感单元固定于箱体上，连接杆的另一端与箱体基础固定连接；

所述的传感单元结构是由壳体一和壳体二组成，壳体一和壳体二滑动配合，并有防止壳体一和壳体二脱离的限位块，在壳体一和壳体二之间安置有光纤弯曲传感单元和弹簧，所述的光纤弯曲传感单元通过光缆与测试单元连接；在壳体一和壳体二之间还安置有防止壳体一和壳体二过分相向运动的限位板；连接杆的一端与壳体一固定连接。

优选的，所述光纤弯曲传感单元包括弹簧形支架以及连续布设在所述弹簧形支架上相对两侧的多个变形齿一和多个变形齿二，所述多个变形齿一和多个变形齿二呈交错对应布设且二者的头部之间形成供一个或多个信号光纤穿过的曲线形通道，所述变形齿一和变形齿二对应布设在信号光纤的两侧。

另一优选的，所述光纤弯曲传感单元是有上锯齿板和下锯齿板以及夹持于两者间的信号光纤构成。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、结构简单、加工制作简便、投入成本低且使用方式灵活、灵敏度高。

2、通过采用基于光纤微弯传感技术的监测装置可以提高测试精度，并具有良好的抗电磁干扰能力、耐腐蚀性，同时具有良好的抗震能力，适于实际工程环境条件。

3、其全封闭的光路检测系统，提高了光纤传感单元的稳定性、可靠性，并适于应用在易燃易爆的场所。

4、可以将多个箱体内的传感单元通过一根光纤串联起来，在局端设置一套测试单元，如光时域反射计（OTDR），就可以对多个箱体进行监测，降低了成本。

综上所述，本实用新型结构简单、设计合理、加工制作方便、成本低且使用方式灵活、灵敏度高、可以监测多个箱体，实用价值高，并适于易燃易爆及强电磁干扰环境，防止事故的发生，具有广阔的应用前景。

下面通过附图和实施例，对本实用新型做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的结构示意图。

图2为实施例1中传感单元的内部结构示意图。

图3为实施例1中光纤弯曲传感单元的结构示意图。

图4为实施例2中传感单元的内部结构示意图。

附图标记说明:

1—光缆；2—壳体一；3—壳体二；

4-1—变形齿一；4-2—变形齿二；

5—测试单元；6—光纤弯曲传感单元；7—上锯齿板；8—下锯齿板；

9—信号光纤；10—连接杆；12—连接头；14—限位板；

15—移动板；17—螺栓；18—限位块；

20—卡簧；21—弹簧；22—箱体；23—箱体基础；

38—弹簧形支架。

具体实施方式

实施例1

如图1、2和3所示的一种箱体位置状态的监测系统：

包括在箱体22和箱体基础23之间安置有光纤的传感装置，该传感装置包括传感单元24、测试单元5和连接杆10，传感单元24中信号光纤9的弯曲半径随着箱体22与箱体基础23之间相对位置状态的变化而变化，会导致信号光纤9所在光路的光衰减值的变化，测试单元5与信号光纤9相连接，

与测试单元5相连的报警单元；

由测试单元5检测光路的实时光衰减值，并将实时光衰减值与预先定义的光衰减值相比较，确定箱体22相对于箱体基础的位置状态，根据位置状态确定是否启动报警单元。

优选的，所述的传感单元24固定于箱体22上，连接杆10的另一端与箱体基础23固定连接；

优选的，所述的传感单元24结构是由壳体一2和壳体二3组成，壳体一2和壳体二3滑动配合，并有防止壳体一2和壳体二3脱离的限位块18，在壳体一2和壳体二3之间安置有光纤弯曲传感单元6和弹簧21，所述的光纤弯曲传感单元6通过光缆1与测试单元5连接；在壳体一2和壳体二3之间还安置有防止壳体一2和壳体二3过分相向运动的限位板14；连接杆10的一端与壳体一2固定连接。优选的，光纤弯曲传感单元6和弹簧21并联安置于壳体一2和壳体二3之间。

优选的，所述光纤弯曲传感单元6包括弹簧形支架38以及连续布设在所述弹簧形支架38上相对两侧的多个变形齿一4-1和多个变形齿二4-2，所述多个变形齿一4-1和多个变形齿二4-2呈交错对应布设且二者的头部之间形成供一个或多个信号光纤9穿过的曲线形通道，所述变形齿一4-1和变形齿二4-2对应布设在信号光纤9的两侧。

限位板14是防止壳体一2和壳体二3过分靠近而使信号光纤9受到过大的压力而损坏，保证了该光纤的传感装置的正常使用。

箱体基础23可以是地面、水泥基础或其他固定箱体的基座等。连接杆10也可以是铁管、铁丝或其他绳索等。

在箱体位置状态的监测系统包括的光纤的传感装置也可单独使用于其他场所，如力值的监测、位移等物理量的变化的监测。

该箱体位置状态监测系统的监测方法是：其步骤如下：

在箱体22和箱体基础23之间安置有光纤的传感装置，该传感装置包括传感单元24、测试单元5和连接杆10，传感单元24中信号光纤9的弯曲半径随着箱体22与箱体基础23之间相对位置状态的变化而变化，会导致信号光纤9所在光路的光衰减值的变化，测试单元5与信号光纤9连接，

与测试单元5相连的报警单元；

①测试单元5检测光路的实时光衰减值；

②测试单元5将实时光衰减值与预先定义的光衰减值相比较，确定箱体22相对于箱体基础的位置状态；

③根据位置状态确定是否启动报警单元。

优选的，当箱体22相对于箱体基础23的位置状态未变化时，测试单元5检测光路的实时衰减值不大于预先定义的衰减值，报警单元不发出报警；

当箱体22相对于箱体基础23的位置状态变化时，测试单元5检测光路的实时衰减值大于预先定义的衰减值，报警单元发出报警，测试单元5记录该实时衰减值。

优选的，本实用新型中的信号光纤9在箱体位置状态无变化时是处于弯曲半径较大的状态，如弯曲半径大于15mm，信号光纤9在这样的状态下基本无弯曲损耗，也可保证信号光纤9具有较长的使用寿命，并且可以在一根光纤上串联很多的传感装置；只有在箱体位置状态变化后，连接杆10的移动使壳体一2和壳体二3进行相向移动，使传感单元中信号光纤9的弯曲半径减少，如弯曲半径小于10mm，则信号光纤9弯曲部分就会有附加衰减产生，这时，测试单元5就可以监测到整个光路衰减值的变化，从而启动报警单元发出警告，若测试单元5采用的是光时域反射计（简称OTDR），则可通过测试曲线上波形的变化确定出现异常的箱体的地理位置，从而更有效的及时的进行维护维修。

为了更有效的监测，测试单元5的光源的波长可选择1550nm至1700nm之间的值。

优选的，在所述壳体二3内腔中填充有阻水油膏。阻水油膏可防止水分子或其他杂质对信号光纤9的侵蚀，延长信号光纤9的使用寿命。

优选的，所述的信号光纤9可采用碳涂覆光纤、聚亚酰胺涂覆光纤、金属涂层信号光纤、细径光纤等特种光纤。

实施例2

如图4示，本实施例与实施例1不同的是：所述光纤弯曲传感单元6是有上锯齿板7和下锯齿板8以及夹持于两者间的信号光纤9构成。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (9)

1.一种传感装置，包括传感单元（24）和测试单元（5），以及连接两者的光缆（1），其特征在于：所述的传感单元（24）由壳体一（2）和壳体二（3）组成，壳体一（2）和壳体二（3）滑动配合，在壳体一（2）和壳体二（3）之间安置有光纤弯曲传感单元（6）和弹簧（21），所述的光纤弯曲传感单元（6）通过光缆（1）与测试单元（5）连接；在壳体一（2）和壳体二（3）之间还安置有防止壳体一（2）和壳体二（3）过分相向运动的限位板（14）；连接杆（10）的一端与壳体一（2）固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种传感装置，其特征在于：所述光纤弯曲传感单元（6）包括弹簧形支架（38）以及连续布设在所述弹簧形支架（38）上相对两侧的多个变形齿一（4-1）和多个变形齿二（4-2），所述多个变形齿一（4-1）和多个变形齿二（4-2）呈交错对应布设且二者的头部之间形成供一个或多个信号光纤（9）穿过的曲线形通道，所述变形齿一（4-1）和变形齿二（4-2）对应布设在信号光纤（9）的两侧。

3. 根据权利要求1所述的一种传感装置，其特征在于：所述光纤弯曲传感单元（6）是有上锯齿板（7）和下锯齿板（8）以及夹持于两者间的信号光纤（9）构成。

4.根据权利要求1的一种传感装置，其特征在于：在所述的壳体二（3）与光纤弯曲传感单元（6）之间安置有移动板（15），螺栓（17）穿过壳体二（3）上的圆孔，在螺栓（17）上安置有卡簧（20），通过卡簧（20）使螺栓（17）固定在壳体二（3）的壳壁上，螺栓（17）与移动板（15）是螺纹配合。

5.根据权利要求1的一种传感装置，其特征在于：在壳体二（3）上设置有防止壳体一（2）和壳体二(3)脱离的限位块(18)。

6.一种箱体位置状态的监测系统，其特征是：

包括在箱体（22）和箱体基础（23）之间安置有光纤的传感装置，该传感装置包括传感单元（24）、测试单元（5），传感单元（24）中信号光纤（9）的弯曲半径随着箱体（22）与箱体基础（23）之间相对位置状态的变化而变化，会导致信号光纤（9）所在光路的光衰减值的变化，测试单元（5）与信号光纤（9）相连接，

与测试单元（5）相连的报警单元；

由测试单元（5）检测光路的实时光衰减值，并将实时光衰减值与预先定义的光衰减值相比较，确定箱体（22）相对于箱体基础（23）的位置状态，根据位置状态确定是否启动报警单元。

7. 根据权利要求6所述的一种箱体位置状态的监测系统，其特征是：所述的传感单元（24）固定于箱体（22）上，传感单元（24）上的连接杆（10）的另一端与箱体基础（23）固定连接；

所述的传感单元（24）结构是由壳体一（2）和壳体二（3）组成，壳体一(2)和壳体二(3)滑动配合，并有防止壳体一（2）和壳体二（3）脱离的限位块（18），在壳体一（2）和壳体二（3）之间安置有光纤弯曲传感单元（6）和弹簧（21），所述的光纤弯曲传感单元(6)通过光缆(1)与测试单元(5)连接；在壳体一(2)和壳体二(3)之间还安置有防止壳体一(2)和壳体二(3)过分相向运动的限位板(14)；连接杆(10)的一端与壳体一(2)固定连接。

8. 根据权利要求7所述的一种箱体位置状态的监测系统，其特征是：所述光纤弯曲传感单元(6)包括弹簧形支架(38)以及连续布设在所述弹簧形支架(38)上相对两侧的多个变形齿一(4-1)和多个变形齿二(4-2)，所述多个变形齿一(4-1)和多个变形齿二(4-2)呈交错对应布设且二者的头部之间形成供一个或多个信号光纤(9)穿过的曲线形通道，所述变形齿一(4-1)和变形齿二(4-2)对应布设在信号光纤(9)的两侧。

9. 根据权利要求7所述的一种箱体位置状态的监测系统，其特征是：所述光纤弯曲传感单元(6)是有上锯齿板(7)和下锯齿板(8)以及夹持于两者间的信号光纤（9）构成。