CN208120420U - 用于光纤应变传感线圈制作的光纤缠绕机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于光纤应变传感线圈制作的光纤缠绕机，其包括动力输入机构、光纤缠绕机构和光纤提供机构；动力输入机构用于传递动力给光纤缠绕机构，使光纤缠绕机构上固定的光纤缠绕试件转动；光纤缠绕机构用于固定光纤缠绕试件，且用于在动力输入机构传递的动力下主动将光纤提供机构提供的光纤缠绕于光纤缠绕试件上；光纤提供机构用于提供光纤给光纤缠绕试件；优点是利用该光纤缠绕机制作光纤应变传感线圈的耗时短、效率高，光纤缠绕过程中光纤不易断、光纤预张拉力均匀，能够保证相邻光纤圈紧密接触，可重复性好、能批量制作。

Description

用于光纤应变传感线圈制作的光纤缠绕机

技术领域

本实用新型涉及一种传感线圈制作用具，尤其是涉及一种用于光纤应变传感线圈制作的光纤缠绕机。

背景技术

光纤是光导纤维的简写，其是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而制成的光传导工具。光纤具有很多优异的性能，例如：抗电磁干扰和原子辐射的性能；径细、质软、重量轻的机械性能；绝缘、无感应的电气性能；耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等，其能够在人达不到的地方（如高温区），或者对人有害的地区（如核辐射区），起到人的耳目的作用，而且还能超越人的生理界限，接收人的感官所感受不到的外界信息。

在土木工程领域，光纤智能健康监测方法是对建筑物或构筑物的健康状况进行检测的一种新方法。无论是结构的健康监测还是智能结构的控制，对结构当前状态的实时测量都是必不可少的关键一环。光纤传感器具有抗电磁干扰、高灵敏度、可挠曲铺设等优点，因此已成为构成传感系统的最佳选择，其可以根据光纤的应变变化来实时监测索力、钢筋锈蚀等。光纤传感器的基本工作原理是将来自光源的光经过光纤送入调制器，使待测参数与进入调制区的光相互作用后，导致光的光学性质（如光的强度、波长、频率、相位、偏正态等）发生变化，称为被调制的信号光，再经过光纤送入光探测器，经解调后，获得被测参数。

光纤应变传感线圈是一种常见的光纤传感器，然而，由于光纤的特殊材质，因此目前光纤应变传感线圈的制作多采用人工缠绕的方法。显然，人工缠绕的方法存在以下缺点：1）缠绕耗时较长，效率低；2）缠绕过程中光纤极易断，导致前功尽弃；3）不能保证光纤预张拉力均匀；4）不能保证相邻光纤圈紧密接触；5）人工缠绕可重复性差，导致监测结果不稳定；6）不能批量操作。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于光纤应变传感线圈制作的光纤缠绕机，利用该光纤缠绕机制作光纤应变传感线圈的耗时短、效率高，光纤缠绕过程中光纤不易断、光纤预张拉力均匀，能够保证相邻光纤圈紧密接触，可重复性好、能批量制作。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于光纤应变传感线圈制作的光纤缠绕机，其特征在于包括动力输入机构、光纤缠绕机构和光纤提供机构；所述的动力输入机构用于传递动力给所述的光纤缠绕机构，使所述的光纤缠绕机构上固定的光纤缠绕试件转动；所述的光纤缠绕机构用于固定光纤缠绕试件，且用于在所述的动力输入机构传递的动力下主动将所述的光纤提供机构提供的光纤缠绕于光纤缠绕试件上；所述的光纤提供机构用于提供光纤给光纤缠绕试件。

所述的动力输入机构由电机组成，所述的光纤缠绕机构由转轴和卡盘组成，所述的电机的输出轴与所述的转轴的一端连接，所述的卡盘的尾部与所述的转轴的另一端连接，所述的卡盘的爪子用于抓住光纤缠绕试件的一端；所述的电机驱动所述的转轴带动所述的卡盘的爪子抓住的光纤缠绕试件转动，使所述的光纤提供机构提供的光纤缠绕于光纤缠绕试件上。

所述的动力输入机构由电机、主动轮、从动轮及用于连接所述的主动轮和所述的从动轮的皮带组成，所述的光纤缠绕机构由转轴和卡盘组成，所述的电机的输出轴与所述的主动轮连接，所述的从动轮与所述的转轴的一端连接，所述的卡盘的尾部与所述的转轴的另一端连接，所述的卡盘的爪子用于抓住光纤缠绕试件的一端；所述的电机通过所述的主动轮、所述的从动轮和所述的皮带驱动所述的转轴带动所述的卡盘的爪子抓住的光纤缠绕试件转动，使所述的光纤提供机构提供的光纤缠绕于光纤缠绕试件上。在具体实施时，主动轮可选用直径为10～12cm的皮带轮，从动轮可选用直径为5～6cm的皮带轮；由于电机是通过主动轮、从动轮和皮带传递动力的，且皮带可根据需求选择所需长度的皮带，因此电机及由主动轮、从动轮和皮带构成的传动机构的安装位置灵活性大；电机及由主动轮、从动轮和皮带构成的传动机构可拆卸，因此能够根据需求更换不同规格的电机。

所述的电机连接有用于控制所述的电机开关及转速的变频器。通过变频器上的开关按钮可控制电机开关，通过变频器上的变频旋钮可控制电机转速。

所述的卡盘的爪子上以覆盖形式设置有橡胶保护层，所述的橡胶保护层的内侧与光纤缠绕试件的表面接触。在此，设置橡胶保护层，由橡胶保护层的内侧与光纤缠绕试件的表面接触，可以有效避免在光纤应变传感线圈制作过程中不损坏光纤缠绕试件；由于橡胶保护层覆盖了卡盘的整个爪子，因此也可以有效避免在光纤应变传感线圈制作过程中当光纤接触到卡盘的爪子时不损坏光纤。

所述的卡盘采用三爪卡盘。

所述的卡盘的尾部通过张紧螺母与所述的转轴的另一端连接。

所述的光纤缠绕机构还包括转轴支座，所述的转轴水平活动安装于所述的转轴支座上，所述的电机水平安装。

所述的光纤提供机构由光纤卷支座和卷有光纤的光纤卷组成，所述的光纤卷活动安装于所述的光纤卷支座上。在安装光纤卷时最好使光纤是从光纤卷的上部取出的。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1）利用动力输入机构传递的动力驱动固定于光纤缠绕机构上的光纤缠绕试件转动，使光纤提供机构提供的光纤快速缠绕于光纤缠绕试件上，光纤缠绕耗时短，效率高。

2）利用动力输入机构使得光纤缠绕试件的转动速度终始一致，使得光纤一直处于张紧状态，避免了缠绕过程中光纤因打结而损坏。

3）该光纤缠绕机利用自身的阻力使光纤预张拉力均匀，从而确保了制作的光纤应变传感线圈的质量。

4）利用该光纤缠绕机制作光纤应变传感线圈可保证相邻光纤圈紧密接触。

5）利用该光纤缠绕机制作光纤应变传感线圈可重复性好，且能批量操作。

6）通过改变动力输入机构驱动的光纤缠绕试件的转动速度，可适用于制作各种不同要求的光纤应变传感线圈。

附图说明

图1为本实用新型的光纤缠绕机中的动力输入机构的结构示意图；

图2为本实用新型的光纤缠绕机中的光纤缠绕机构的结构示意图；

图3为本实用新型的光纤缠绕机中的光纤提供机构的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

本实用新型提出的一种用于光纤应变传感线圈制作的光纤缠绕机，如图所示，其包括动力输入机构1、光纤缠绕机构2和光纤提供机构3；动力输入机构1用于传递动力给光纤缠绕机构2，使光纤缠绕机构2上固定的光纤缠绕试件（图中未示出）转动；光纤缠绕机构2用于固定光纤缠绕试件，且用于在动力输入机构1传递的动力下主动将光纤提供机构3提供的光纤9缠绕于光纤缠绕试件上；光纤提供机构3用于提供光纤9给光纤缠绕试件。

在本实施例中，动力输入机构1由电机、主动轮12、从动轮13（参见图2）及用于连接主动轮12和从动轮13的皮带（图中未示出）组成，光纤缠绕机构2由转轴支座21、转轴22和卡盘23组成，光纤提供机构3由光纤卷支座31和卷有光纤9的光纤卷32组成，电机11水平安装，电机11的输出轴与主动轮12连接，从动轮13与转轴22的一端连接，卡盘23的尾部通过张紧螺母24与转轴22的另一端连接，卡盘23的爪子用于抓住光纤缠绕试件的一端，转轴22水平活动安装于转轴支座21上；电机11通过主动轮12、从动轮13和皮带驱动转轴22带动卡盘23的爪子抓住的光纤缠绕试件转动，使光纤提供机构3提供的光纤9缠绕于光纤缠绕试件上，光纤卷32活动安装于光纤卷支座31上，在安装光纤卷32时最好使光纤9是从光纤卷32的上部取出的。在具体实施时，主动轮12可选用直径为10～12cm的皮带轮，从动轮13可选用直径为5～6cm的皮带轮；由于电机11是通过主动轮12、从动轮13和皮带传递动力的，且皮带可根据需求选择所需长度的皮带，因此电机11的安装位置灵活性大。

在本实施例中，电机11连接有用于控制电机11开关及转速的变频器14。通过变频器14上的开关按钮可控制电机11开关，通过变频器14上的变频旋钮可控制电机11转速。

在本实施例中，卡盘23的爪子上以覆盖形式设置有橡胶保护层（图中未示出），橡胶保护层的内侧与光纤缠绕试件的表面接触。在此，设置橡胶保护层，由橡胶保护层的内侧与光纤缠绕试件的表面接触，可以有效避免在光纤应变传感线圈制作过程中不损坏光纤缠绕试件；由于橡胶保护层覆盖了卡盘23的整个爪子，因此也可以有效避免在光纤应变传感线圈制作过程中当光纤9接触到卡盘23的爪子时不损坏光纤9。

在本实施例中，电机11采用市售的普通电机；卡盘23采用市售的三爪卡盘。

上述的用于光纤应变传感线圈制作的光纤缠绕机的使用过程为：

步骤一：使卡盘23的爪子抓住光纤缠绕试件的一端；然后通过胶水将光纤卷32上的光纤9的端头作为光纤应变传感线圈的始端粘接于光纤缠绕试件上。

步骤二：调整变频器14上的变频旋钮以调整电机11的转速使光纤缠绕时光纤9预张拉力均匀；然后通过变频器14上的开关按钮开启电机11，进行光纤9缠绕，且在光纤9缠绕过程中确保相邻光纤圈之间紧密接触。

步骤三：当光纤缠绕试件上已缠绕有所需缠绕长度的光纤9时，通过变频器14上的开关按钮关闭电机11；然后剪断光纤9，通过胶水将光纤9剪断的端头作为光纤应变传感线圈的末端粘接于光纤缠绕试件上，至此制作得到光纤应变传感线圈。

在具体实施时，也可改变动力输入机构1的结构，如：动力输入机构1仅由电机11组成，电机11的输出轴直接与转轴22的一端连接，电机11驱动转轴22带动卡盘23的爪子抓住的光纤缠绕试件转动，使光纤提供机构3提供的光纤9缠绕于光纤缠绕试件上。这种结构的动力输入机构1的结构极为简单，与转轴22的连接方式也简单，但是由于电机11的输出轴直接与转轴22的一端是连接的，因此电机11的放置位置比较固定，灵活性差。

Claims (9)

1.一种用于光纤应变传感线圈制作的光纤缠绕机，其特征在于包括动力输入机构、光纤缠绕机构和光纤提供机构；所述的动力输入机构用于传递动力给所述的光纤缠绕机构，使所述的光纤缠绕机构上固定的光纤缠绕试件转动；所述的光纤缠绕机构用于固定光纤缠绕试件，且用于在所述的动力输入机构传递的动力下主动将所述的光纤提供机构提供的光纤缠绕于光纤缠绕试件上；所述的光纤提供机构用于提供光纤给光纤缠绕试件。

2.根据权利要求1所述的用于光纤应变传感线圈制作的光纤缠绕机，其特征在于所述的动力输入机构由电机组成，所述的光纤缠绕机构由转轴和卡盘组成，所述的电机的输出轴与所述的转轴的一端连接，所述的卡盘的尾部与所述的转轴的另一端连接，所述的卡盘的爪子用于抓住光纤缠绕试件的一端；所述的电机驱动所述的转轴带动所述的卡盘的爪子抓住的光纤缠绕试件转动，使所述的光纤提供机构提供的光纤缠绕于光纤缠绕试件上。

3.根据权利要求1所述的用于光纤应变传感线圈制作的光纤缠绕机，其特征在于所述的动力输入机构由电机、主动轮、从动轮及用于连接所述的主动轮和所述的从动轮的皮带组成，所述的光纤缠绕机构由转轴和卡盘组成，所述的电机的输出轴与所述的主动轮连接，所述的从动轮与所述的转轴的一端连接，所述的卡盘的尾部与所述的转轴的另一端连接，所述的卡盘的爪子用于抓住光纤缠绕试件的一端；所述的电机通过所述的主动轮、所述的从动轮和所述的皮带驱动所述的转轴带动所述的卡盘的爪子抓住的光纤缠绕试件转动，使所述的光纤提供机构提供的光纤缠绕于光纤缠绕试件上。

4.根据权利要求2或3所述的用于光纤应变传感线圈制作的光纤缠绕机，其特征在于所述的电机连接有用于控制所述的电机开关及转速的变频器。

5.根据权利要求4所述的用于光纤应变传感线圈制作的光纤缠绕机，其特征在于所述的卡盘的爪子上以覆盖形式设置有橡胶保护层，所述的橡胶保护层的内侧与光纤缠绕试件的表面接触。

6.根据权利要求5所述的用于光纤应变传感线圈制作的光纤缠绕机，其特征在于所述的卡盘采用三爪卡盘。

7.根据权利要求5所述的用于光纤应变传感线圈制作的光纤缠绕机，其特征在于所述的卡盘的尾部通过张紧螺母与所述的转轴的另一端连接。

8.根据权利要求5所述的用于光纤应变传感线圈制作的光纤缠绕机，其特征在于所述的光纤缠绕机构还包括转轴支座，所述的转轴水平活动安装于所述的转轴支座上，所述的电机水平安装。

9.根据权利要求5所述的用于光纤应变传感线圈制作的光纤缠绕机，其特征在于所述的光纤提供机构由光纤卷支座和卷有光纤的光纤卷组成，所述的光纤卷活动安装于所述的光纤卷支座上。