CN208420237U - 一种光纤光栅拉力传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光纤光栅拉力传感器，包括基座、弹性梁、第一光纤光栅、第二光纤光栅和传力杆；所述基座为长方体型腔体，基座的上方设有两个通孔，用于固定连接弹性梁；基座的下方设有一个开口，所述传力杆的一端通过该开口伸出基座外部，另一端固定连接在弹性梁上；所述第一光纤光栅封装固定在弹性梁上，所述第二光纤光栅对称地封装固定在弹性梁上位于第一光纤光栅的正下方。本实用新型克服了传统的电子拉力传感器的不足和缺陷，具有抗电磁干扰、抗腐蚀、耐高温、体积小、重量轻、集传感与传输于一体、灵活方便、能适应恶劣的环境等优点。

Description

一种光纤光栅拉力传感器

技术领域

本实用新型属于光纤传感技术领域，具体涉及一种光纤光栅拉力传感器。

背景技术

在工程测量领域，人们经常要对各种参数进行测量，包括位移、应力、应变等数据，这些数据的取得需要用到一定的测量工具。随着人们对测量技术的不断发展，传感器的应用越来越广泛。目前市场上常用的拉力传感器多为电子传感器，虽然他们具有成本低、测量范围广、结构简单等优点，但是也存在一定的局限性，例如：抗电磁干扰能力和抗雷击能力较差、需要不断的供电、长期的稳定性和可靠性不好、不能适应恶劣的环境等。在雷雨天气或因一些事故造成短时间的断电时，电子传感器可能就无法正常的工作，严重影响测量工作的开展。

近年来光纤传感器由于自身的优势迅速的发展了起来，光纤传感器可以克服电子传感器的许多缺陷：光纤光栅拉力传感器是无源传感器，不需要供电，不需要担心能量的供给；光纤光栅本身耐腐蚀，可适应雨天或者更恶劣的天气而且可以远距离信号传输。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种光纤光栅拉力传感器，克服了传统的电子拉力传感器的不足和缺陷，具有抗电磁干扰、抗腐蚀、耐高温、体积小、重量轻、集传感与传输于一体、灵活方便、能适应恶劣的环境等优点。

为此，本实用新型采用了以下技术方案：

一种光纤光栅拉力传感器，包括基座、弹性梁、第一光纤光栅、第二光纤光栅和传力杆；所述基座为长方体型腔体，基座的上方设有两个通孔，用于固定连接弹性梁；基座的下方设有一个开口，所述传力杆的一端通过该开口伸出基座外部，另一端固定连接在弹性梁上；所述第一光纤光栅封装固定在弹性梁上，所述第二光纤光栅对称地封装固定在弹性梁上位于第一光纤光栅的正下方。

优选地，所述弹性梁为双等腰三角形梁的一体化结构，两端设置有梁螺纹孔，分别对应于基座上方的两个通孔，通过螺纹连接将弹性梁固定到基座上。

优选地，所述弹性梁的中央位置设置有梁通孔，所述传力杆的一端通过梁通孔固定在弹性梁上。

优选地，所述第一光纤光栅和第二光纤光栅固定的位置靠近弹性梁中央的梁通孔的位置。

优选地，所述第一光纤光栅和第二光纤光栅是刻写在同一光纤中的两个光栅，二者均用胶黏剂封装固定在弹性梁上。

优选地，所述基座的左侧设有一个光纤出纤孔，用于将光纤伸出基座外。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)光纤光栅拉力传感器是无源传感器，现场无需供电，不用担心断电的问题，不受电磁干扰和雷击的影响，大大提高了传感器的长期稳定性和可靠性，而且可以适应野外的恶劣环境。

(2)抗电磁干扰、抗腐蚀、耐高温、体积小、重量轻、集传感与传输于一体、灵活方便、能适应恶劣的环境。

(3)可以远距离信号传输。

附图说明

图1是本实用新型所提供的一种光纤光栅拉力传感器的结构组成示意图。

图2是本实用新型所提供的一种光纤光栅拉力传感器中弹性梁的主视图。

图3是本实用新型所提供的一种光纤光栅拉力传感器中弹性梁的俯视图。

附图标记说明：1、基座；2、弹性梁；2-1、梁螺纹孔；2-2、梁通孔；3、第一光纤光栅；4、第二光纤光栅；5、传力杆。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，其中的具体实施例以及说明仅用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

如图1所示，本实用新型公开了一种光纤光栅拉力传感器，包括基座1、弹性梁2、第一光纤光栅3、第二光纤光栅4和传力杆5；所述基座1为长方体型腔体，基座1的上方设有两个通孔，用于固定连接弹性梁2；基座1的下方设有一个开口，所述传力杆5的一端通过该开口伸出基座1外部，另一端固定连接在弹性梁2上；所述第一光纤光栅3封装固定在弹性梁2上，所述第二光纤光栅4对称地封装固定在弹性梁2上位于第一光纤光栅3的正下方。

具体地，如图2和图3所示，所述弹性梁2为双等腰三角形梁的一体化结构，两端设置有梁螺纹孔2-1，分别对应于基座1上方的两个通孔，通过螺纹连接将弹性梁2固定到基座1上。

具体地，所述弹性梁2的中央位置设置有梁通孔2-2，所述传力杆5的一端通过梁通孔2-2固定在弹性梁2上。

具体地，所述第一光纤光栅3和第二光纤光栅4固定的位置靠近弹性梁2中央的梁通孔2-2的位置。

具体地，所述第一光纤光栅3和第二光纤光栅4是刻写在同一光纤中的两个光栅，二者均用胶黏剂封装固定在弹性梁2上。

具体地，所述基座1的左侧设有一个光纤出纤孔，用于将光纤伸出基座1外。

实施例

一种光纤光栅拉力传感器，如图1所示，首先把第一光纤光栅3粘贴在弹性梁2的上表面，粘贴的位置要尽量靠近弹性梁2中央的梁通孔2-2，以便于提高传感器的灵敏度。由于第一光纤光栅3和第二光纤光栅4是刻写在同一光纤中的两个光栅，粘贴好第一光纤光栅3时，预留一段光栅使其呈U型，这样可以避免光纤的折断。第二光纤光栅4贴于弹性梁2的下表面，位置位于第一光纤光栅3的正下方。贴好光纤光栅后，把传力杆5的一端用胶粘的方式固定在弹性梁2中央的梁通孔2-2中。固定好传力杆5之后，把弹性梁2和传力杆5一起放到基座1中，先把没有固定在梁通孔2-2的传力杆5的另一端放在基座1下方的开口中。弹性梁2的主视图如图2所示，在弹性梁的两端有梁螺纹孔2-1，把两个梁螺纹孔2-1对应着基座1上方的两个通孔，然后通过螺钉连接把弹性梁2固定在基座1上。最后把尾纤通过基座1左侧的出纤孔引出来。

外界被测拉力使传力杆5发生移动时，由于传力杆5的一端是固定在弹性梁2的梁通孔2-2上，当传力杆5发生移动，弹性梁2就会产生弯曲形变。当弹性梁2产生形变的时候，贴在弹性梁2上的第一光纤光栅3和第二光纤光栅4就会一个受拉伸一个受压缩，此时两个光纤光栅的中心波长就会发生变化，而且两者的波长呈反向漂移，利用两个光纤光栅波长漂移量的差值作为传感器输出信号，可以消除温度的影响并提高灵敏度。在实验室内通过测试标定，即可得到波长漂移量和外界拉力直接的函数关系，结合标定得到的函数关系，即可反推出被测现场的拉力情况。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则范围之内所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种光纤光栅拉力传感器，包括基座(1)、弹性梁(2)、第一光纤光栅(3)、第二光纤光栅(4)和传力杆(5)，其特征在于：所述基座(1)为长方体型腔体，基座(1)的上方设有两个通孔，用于固定连接弹性梁(2)；基座(1)的下方设有一个开口，所述传力杆(5)的一端通过该开口伸出基座(1)外部，另一端固定连接在弹性梁(2)上；所述第一光纤光栅(3)封装固定在弹性梁(2)上，所述第二光纤光栅(4)对称地封装固定在弹性梁(2)上位于第一光纤光栅(3)的正下方。

2.根据权利要求1所述的一种光纤光栅拉力传感器，其特征在于：所述弹性梁(2)为双等腰三角形梁的一体化结构，两端设置有梁螺纹孔(2-1)，分别对应于基座(1)上方的两个通孔，通过螺纹连接将弹性梁(2)固定到基座(1)上。

3.根据权利要求2所述的一种光纤光栅拉力传感器，其特征在于：所述弹性梁(2)的中央位置设置有梁通孔(2-2)，所述传力杆(5)的一端通过梁通孔(2-2)固定在弹性梁(2)上。

4.根据权利要求2所述的一种光纤光栅拉力传感器，其特征在于：所述第一光纤光栅(3)和第二光纤光栅(4)固定的位置靠近弹性梁(2)中央的梁通孔(2-2)的位置。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的一种光纤光栅拉力传感器，其特征在于：所述第一光纤光栅(3)和第二光纤光栅(4)是刻写在同一光纤中的两个光栅，二者均用胶黏剂封装固定在弹性梁(2)上。

6.根据权利要求5所述的一种光纤光栅拉力传感器，其特征在于：所述基座(1)的左侧设有一个光纤出纤孔，用于将光纤伸出基座(1)外。