CN207197706U - 一种纯拉伸应变光纤光栅传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种纯拉伸应变光纤光栅传感器，包括光纤光栅，固定于应变件上，用于感应外界作用的应变量值；应变件，用于固定于所述光纤光栅；两个柔性件，一端与应变件连接，另一端与固定端子连接，用于传递外界的拉伸作用力于应变件及过滤掉弯曲作用力；两个固定端子，用来固定于被测物表面或内部。传感器有效地解决了工程应用中被测物体伸缩、弯曲变形的应变值分离测量问题，能够获得被测物体准确的拉伸应变变化量，为工程应用中仅需单一伸缩应变测量提供了一种可靠的传感技术。
Description
技术领域
本实用新型光纤传感技术领域，具体涉及一种纯拉伸应变光纤光栅传感器。
背景技术
目前，桥梁大坝、隧道、公路、建筑物等工程结构物表面或内部的应力应变监测普遍采用的是应变计(如电阻应变传感器、光纤光栅应变传感器等)，将传感器两端固定于结构物表面，或将传感器埋入结构物内部，用于监测传感器两端固定区域的应力应变变化，当应力应变值过大时，能够反映出结构体受到外界较大撞击力或结构体老化承受能力减弱等状况。由此通过应变传感器可以由监测局部区域的应力应变变化反映出结构体整体健康状况。因此，结构物的应力应变监测已经成为各工程应用健康监测必不可少的手段。但是，最重要的应变传感器在受到侧向弯曲力、或横向拉伸力时，都会使得传感器应力应变发生变化，而结构物的侧向力和横向力对结构体本身的危害效果相差很大，不把二者受力分开测量的话，对工程应用的数据参考价值大打折扣。
光纤传感技术是在上世纪七十年代伴随着光纤通信的蓬勃发展而提出来的，经过几十年的发展已经广泛应用于多个领域。与传统的传感器相比，光纤传感器具有轻质，耐腐蚀，耐高温，防水防潮，抗电磁干扰、易集成、隐蔽等一系列优点，因此在恶劣及复杂环境中颇具用途。而光纤光栅传感器除具有上述优点外，它还具有易组网、可以实现波分复用和时分复用、可以实现多种参量混合测量等。
实用新型内容
本实用新型提出了一种根据本实用新型的实施例，提供了一种纯拉伸应变光纤光栅传感器，该技术原理是采用光纤光栅和柔性传感技术，实现对复杂情况下结构物的纯拉伸应变监测，屏蔽掉外界的弯曲应变。
具体结构如下，一种纯拉伸应变光纤光栅传感器，包括：光纤光栅，固定于应变件上，用于感应外界作用的应变量值；应变件，用于固定于所述光纤光栅；两个柔性件，一端与应变件连接，另一端与固定端子连接，用于传递外界的拉伸作用力于应变件及过滤掉弯曲作用力；两个固定端子，用来固定于被测物表面或内部。
可选的，所述光纤光栅通过位于所述应变件两端的环形金属丝固定于应变件。
可选的，所述柔性件为长度方向上不易发生形变且除长度方向外的其它方向都可轻易弯曲的结构。
可选的，所述柔性件选自链条、锁链、钢丝绳中的一种。
可选的，还包括罩设于所述光纤光栅、应变件、柔性件和固定端子上的筒状外壳，所述筒状外壳包括两个上下对称的半圆筒，两个所述半圆筒之间通过开拆卸式方式连接；所述筒状外壳外面设有一层隔音层。
可选的，所述开拆卸式方式为通过螺栓连接；两个所述半圆筒的截面端设有相对接的连接耳，所述连接耳的对接面设于所述半圆筒截面上，所述连接耳上设有供螺杆穿过的通孔。
可选的，还包括支撑所述筒状外壳的外壳支架；所述外壳支架包括支撑所述半圆筒的弧形钢筋、支撑所述弧形钢筋的支撑杆和所述支撑杆的调节支脚。
可选的，所述调节支脚的底部设有弹簧。
有益效果：
传感器有效地解决了工程应用中被测物体伸缩、弯曲变形的应变值分离测量问题，能够获得被测物体准确的拉伸应变变化量，为工程应用中仅需单一伸缩应变测量提供了一种可靠的传感技术。
附图说明
图1为实施例1纯拉伸应变光纤光栅传感器的结构示意图；
图2为实施例1纯拉伸应变光纤光栅传感器的光纤光栅固定于应变件的截面图；
图3为实施例2纯拉伸应变光纤光栅传感器的半圆筒的端面结构示意图；
图4为实施例2纯拉伸应变光纤光栅传感器的外壳支架的结构示意图；
图5为实施例3纯拉伸应变光纤光栅传感器的调节弹簧的连接关系示意图；
以上附图中各图的比例尺并不统一，为了观看清楚，各图是在已有基础上进行适当的缩放。
图中，光纤光栅10、应变件102、柔性件103、固定端子104、金属丝1011、半圆筒107、隔音层108、连接耳1071、通孔1072、弧形钢筋1061、支撑杆1062、调节支脚1063、弹簧1064。
具体实施方式
为详细说明本实用新型之技术内容、构造特征、所达成目的及功效，以下兹例举实施例并配合附图详予说明。
实施例1
一种纯拉伸应变光纤光栅传感器，如图1所示，包括：光纤光栅101，结合图图2，固定于应变件102上，用于感应外界作用的应变量值；应变件102，用于固定于所述光纤光栅101；两个柔性件103，一端与应变件102连接，另一端与固定端子104连接，用于传递外界的拉伸作用力于应变件102及过滤掉弯曲作用力；两个固定端子104，用来固定于被测物表面或内部。所述光纤光栅101通过位于所述应变件102两端的环形金属丝1011固定于应变件(102)。所述柔性件103为长度方向上不易发生形变且除长度方向外的其它方向都可轻易弯曲的结构。所述柔性件103选自链条、锁链、钢丝绳中的一种。
本实用新型实施例的纯拉伸应变光纤光栅传感器中，光纤光栅101固定于应变件102上，应变件102两端连接柔性件103，柔性件103与固定端子104连接。固定有光纤光栅101的应变件102感应外界作用的应变量值，柔性件103是用来传递外界的拉伸作用力于应变件及过滤掉弯曲作用力，固定端子104是用来固定于不同被测物表面或内部的结构件。
本实用新型纯实施例的拉伸应变光纤光栅传感器，有效地解决了工程应用中被测物体伸缩、弯曲变形的应变值分离测量问题，能够获得被测物体准确的拉伸应变变化量，为工程应用中仅需单一伸缩应变测量提供了一种可靠的传感技术。
实施例2
与实施例1的不同之处在于，还包括罩设于所述光纤光栅101、应变件102、柔性件103和固定端子104上的筒状外壳，所述筒状外壳包括两个上下对称的半圆筒107，两个所述半圆筒107之间通过开拆卸式方式连接；所述筒状外壳外面设有一层隔音层108。所述开拆卸式方式为通过螺栓连接；如图,3所示，两个所述半圆筒107的截面端设有相对接的连接耳1071，所述连接耳1071的对接面设于所述半圆筒107截面上，所述连接耳1071上设有供螺杆穿过的通孔1072。
还包括支撑所述筒状外壳的外壳支架；如图4所示，所述外壳支架包括支撑所述半圆筒107的弧形钢筋1061、支撑所述弧形钢筋1061的支撑杆1062和所述支撑杆1062的调节支脚1063。
本实用新型实施例的纯拉伸应变光纤光栅传感器中，还包括筒状外壳和外壳支架。筒状外壳外面的隔音层108可以消除外界声波对壳内的应变件102的形变影响，减少了外界的声波等外力对行变影响。两个所述半圆筒107之间通过开拆卸式方式连接，可以方便安装和使用，又可以形成径向的相对封闭的空间。调节支脚1063可以调节高度，适用于筒状外壳两端的外壳支架高度不等时的高度调节。
实施例3
与实施例2的不同之处在于，如图5所示，所述调节支脚1063的底部设有弹簧1064。
本实用新型实施例的纯拉伸应变光纤光栅传感器中，调节支脚1063的底部设有的弹簧1064，可以消除一部分外界的竖直方向上的振动，提高获得被测物体准确的拉伸应变变化量的灵敏度。
综上所述，仅为本实用新型之较佳实施例，不以此限定本实用新型的保护范围，凡依本实用新型专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆为本实用新型专利涵盖的范围之内。
Claims (8)
1.一种纯拉伸应变光纤光栅传感器，其特征在于，包括：
光纤光栅(101)，固定于应变件(102)上，用于感应外界作用的应变量值；
应变件(102)，用于固定于所述光纤光栅(101)；
两个柔性件(103)，一端与应变件(102)连接，另一端与固定端子(104)连接，用于传递外界的拉伸作用力于应变件(102)及过滤掉弯曲作用力；两个固定端子(104)，用来固定于被测物表面或内部。
2.如权利要求1所述的纯拉伸应变光纤光栅传感器，其特征在于，所述光纤光栅(101)通过位于所述应变件(102)两端的环形金属丝(1011)固定于应变件(102)。
3.如权利要求1所述的纯拉伸应变光纤光栅传感器，其特征在于，所述柔性件(103)为长度方向上不易发生形变且除长度方向外的其它方向都可轻易弯曲的结构。
4.如权利要求1所述的纯拉伸应变光纤光栅传感器，其特征在于，所述柔性件(103)选自链条、锁链、钢丝绳中的一种。
5.如权利要求1所述的纯拉伸应变光纤光栅传感器，其特征在于，还包括罩设于所述光纤光栅(101)、应变件(102)、柔性件(103)和固定端子(104)上的筒状外壳，所述筒状外壳包括两个上下对称的半圆筒(107)，两个所述半圆筒(107)之间通过可拆卸式方式连接；所述筒状外壳外面设有一层隔音层(108)。
6.如权利要求5所述的纯拉伸应变光纤光栅传感器，其特征在于，所述可拆卸式方式为通过螺栓连接；两个所述半圆筒(107)的截面端设有相对接的连接耳(1071)，所述连接耳(1071)的对接面设于所述半圆筒(107)截面上，所述连接耳(1071)上设有供螺杆穿过的通孔(1072)。
7.如权利要求5所述的纯拉伸应变光纤光栅传感器，其特征在于，还包括支撑所述筒状外壳的外壳支架；所述外壳支架包括支撑所述半圆筒(107)的弧形钢筋(1061)、支撑所述弧形钢筋(1061)的支撑杆(1062)和所述支撑杆(1062)的调节支脚(1063)。
8.如权利要求7所述的纯拉伸应变光纤光栅传感器，其特征在于，所述调节支脚(1063)的底部设有弹簧(1064)。
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| CN108534663A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-09-14 | 郑州大学 | 免破坏u型应变计 |
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