CN210108268U - 一种弹性位移光纤传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种弹性位移光纤传感器，包括弹簧，弹簧一端与拉杆的一端连接，另一端与纤芯部的一端连接，弹簧、拉杆及纤芯部同轴设置，且位于外套管内部，拉杆另一端与外套管一侧端部滑动连接，拉杆能够沿其自身轴线方向自由滑动，所述纤芯部包括依次设置的连接部、光栅部和固定部，所述连接部与弹簧连接，光栅部固定有带有光栅区的光纤，光纤的一端穿出固定部，固定部与外套管另一侧端部固定连接，拉杆伸出至外套管外部的部分连接有限位件，限位件能够在弹簧的作用下与外套管的端面压紧接触，本实用新型的传感器结构简单，体积小，加工成本低，测量结果精确。
Description
技术领域
本实用新型涉及传感器领域，具体涉及一种弹性位移光纤传感器。
背景技术
工业与民用建筑、大型土木工程(如桥梁、大坝等)等结构经过长时间的使用或受恶劣环境的影响，会产生裂缝或接缝开合，可能会带来严重危害，因此需要利用合适的位移传感器对这些结构的裂缝和接缝开合度进行长期的监测。与传统的机械类、电学类位移传感器相比，光纤光栅位移传感器具有灵敏度高、抗电磁干扰、体积小、耐腐蚀等优势，具有重要的研究和应用价值。
传统的光纤光栅位移传感器体积比较大，由众多的部件组成，拉杆的位移量先要转化为转动轮的转动量，再由转动量转化为光纤光栅的形变量，形变量转变为中心波长的偏移量，通过测量中心波长的偏移量计算出位移量。发明人发现，中间转换环节众多，而转换环节越多，传感器的系统误差就越大，且加工成本也越高。
实用新型内容
本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种弹性位移光纤传感器，加工成本低，系统误差小，精度高。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种弹性位移光纤传感器，包括弹簧，弹簧一端与拉杆的一端连接，另一端与纤芯部的一端连接，弹簧、拉杆及纤芯部同轴设置，且位于外套管内部，拉杆另一端与外套管一侧端部滑动连接，拉杆能够沿其自身轴线方向自由滑动，所述纤芯部包括依次设置的连接部、光栅部和固定部，所述连接部与弹簧连接，光栅部固定有带有光栅区的光纤，光纤的一端穿出固定部，固定部与外套管另一侧端部固定连接，拉杆伸出至外套管外部的部分连接有限位件，限位件能够在弹簧的作用下与外套管的端面压紧接触。
进一步的，所述连接部端部连接有连接件，连接部通过连接件与弹簧连接。
进一步的，所述光栅部包括第一光栅部和第二光栅部，第一光栅部固定的光纤部分绷直设置且设有第一光栅区，用于测量位移，第二光栅部固定的光纤部分呈松弛状态设置且设有第二光栅区，用于对温度进行补偿。
进一步的，所述固定部设置有引线通道，用于引出光纤。
进一步的，所述外套管的端部固定连接有拉杆套，所述拉杆穿过所述拉杆套，拉杆与拉杆套滑动连接。
进一步的，所述限位件采用垂直与拉杆轴线穿过拉杆的限位销，所述限位销的能够压紧在拉杆套的端面上。
进一步的，所述固定部连接有光纤护套。
本实用新型的有益效果：
1.本实用新型的弹性位移光纤传感器，拉杆的位移量直接转化为光纤光栅的形变量，形变量转变为中心波长的偏移量，通过测量中心波长的偏移量计算出位移量，中间的转换环节更少，系统误差更小，精度更高。
2.本实用新型的弹性位移光纤传感器，光栅部包括第一光栅部和第二光栅部，且第一光栅部和第二光栅部的光纤分别设置有第一光栅区和第二光栅区，第一光栅区用于测量位移，第二光栅区用于对温度进行补偿，消除温度引起的中心波长漂移，保证了测量精度。
3.本实用新型的弹性位移光纤传感器，相对于传统的弹性位移光纤传感器，采用的部件更少，体积更小，可以极大的降低加工成本。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。
图1为本实用新型实施例1整体结构主视示意图；
图2为本实用新型图1中的A向截面示意图；
图3为本实用新型实施例1弹簧、拉杆及纤芯部装配轴测示意图；
其中，1.外套管，2.弹簧，3.拉杆，3-1.第一连接板，3-2.第一连接孔，4.外螺纹管，5.拉杆套，6.限位销，7.连接部，8.连接件，8-1.第二连接板，8-2.安装螺杆，8-3.第二连接孔，9.第一光栅部，10.第二光栅部，11.分隔件，12.第一轴段，13.第二轴段，14.引线通道，15.光纤护套，15-1.环状凸台。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
为了方便叙述，本实用新型中如果出现“上”、“下”字样，仅表示与附图本身的上、下方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
正如背景技术所介绍的，现有的弹性位移光纤传感器体积大，部件多，加工成本高，针对上述问题，本申请提出了一种弹性位移光纤传感器。
本申请的一种典型实施方式实施例1中，如图1-3所示，一种弹性位移光纤传感器，包括外套管1，所述外套管内部设有弹簧2，所述弹簧一端与拉杆3的一端连接，弹簧的另一端与纤芯部的一端连接，所述外套管、弹簧、拉杆及纤芯部同轴设置。
所述拉杆的一端固定有第一连接板3-1，所述第一连接板上设置有第一连接孔3-2，弹簧可通过第一连接孔与拉杆挂接连接，拉杆的另一端伸出至外套管外部，所述拉杆与外套管的端部滑动连接，具体的，所述外套管的端部螺纹连接有拉杆套5，所述拉杆套为阶梯轴状结构，具有直经大小不同的两个轴段，直径较小的轴段为外螺纹管4，所述外螺纹管与外套管端部螺纹连接，直径较大的轴段位于外套管外部，且其端面与外套管的端面贴紧接触，所述拉杆穿过所述的拉杆套，且能够沿其自身的轴线方向自由滑动，所述拉杆伸出至外管套外部的部分连接有限位件，所述限位件为限位销6，所述限位销穿过拉杆，且限位销的轴线与拉杆的轴线垂直，限位销的长度大于外套管的内径，弹簧的弹力作用下，限位销可贴紧外套管的端面，限制弹簧拉动拉杆向外套管内侧方向的移动距离，所述拉杆套的端面上设置有与限位销相匹配的凹槽，限位销可与凹槽的槽面接触。
所述纤芯部包括一体式依次连接的连接部7、光栅部和固定部，连接部、光栅部和固定部同轴设置。
所述连接部为管状结构，内部设有螺纹通孔，连接部通过连接件8与弹簧连接，所述连接件包括第二连接板8-1，所述第二连接板连接有安装螺杆8-2，第二连接板上开设有第二连接孔8-3，所述安装螺杆与连接部螺纹连接，弹簧端部通过第二连接孔与第二连接板挂接连接，进而实现了弹簧与连接部的连接。
所述光栅部粘贴固定有光纤，所述光栅部通过分隔件11分为第一光栅部9和第二光栅部10，所述第一光栅部和第二光栅部的截面均为与连接部同心设置的半圆形，第一光栅部和第二光栅部均具有矩形平面，第一光栅部和第二光栅部的矩形平面上粘贴固定有光纤，第一光栅部的矩形平面上粘贴固定的光纤具有第一光栅区，且第一光栅部粘贴的光纤部分绷直设置，即对第一光栅部粘贴的光纤施加设定的预紧力后再粘贴固定到矩形平面上，第一光栅区位于第一光栅部矩形平面的中心位置，用于测量位移量，所述第二光栅部的矩形平面上粘贴固定的光纤具有第二光栅区，第二光栅部粘贴的光纤呈松弛状态，保证外界的应变不会传递至第二光栅区上，第二光栅区用于对温度进行补偿，消除温度引起的中心波长的漂移。所述分隔件上设置有走线槽，用于光纤的走线。
所述固定部为阶梯轴状结构，包括直径较小的第一轴段12及直径较大的第二轴段13，第一轴段与外套管螺纹连接，直径较大的第二轴段伸出至外套管外部且与外套管的端面贴紧接触，所述固定部内设有引线通道14，所述引线通道为阶梯孔道结构，用于将光纤引出，将光纤与外部设备连接。
所述引线通道的端部设有内螺纹结构，通过内螺纹结构连接有光纤护套15，光纤护套用于保护伸出固定部的光纤，所述光线护套为管状结构，其一端通过引线通道的内螺纹结构与固定部螺纹连接，管状结构的外周面设有环状凸台15-1，所述凸台与固定部直径较大的第二轴段的端面贴紧接触。
本实施例中，所述外套管、拉杆套、拉杆、限位销、纤芯部均采用不锈钢材质制成，弹簧采用弹簧钢材质制成。
本实施例的弹性位移光纤传感器工作时，拉杆移动，在弹簧的作用下，拉杆的移动量直接转化为第一光栅区的形变量，形变量转变为中心波长的偏移量，通过计算中心波长的偏移量计算得出拉杆的位移量，极大的减少了中间的转化环节，提高了测量的精准度，同时减少了传感器的元件数量，极大的减小了整个传感器的体积，降低了加工成本，加工成本约为传统传感器的十分之一。
上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。
Claims (7)
1.一种弹性位移光纤传感器，其特征在于，包括弹簧，弹簧一端与拉杆的一端连接，另一端与纤芯部的一端连接，弹簧、拉杆及纤芯部同轴设置，且位于外套管内部，拉杆另一端与外套管一侧端部滑动连接，拉杆能够沿其自身轴线方向自由滑动，所述纤芯部包括依次设置的连接部、光栅部和固定部，所述连接部与弹簧连接，光栅部固定有带有光栅区的光纤，光纤的一端穿出固定部，固定部与外套管另一侧端部固定连接，拉杆伸出至外套管外部的部分连接有限位件，限位件能够在弹簧的作用下与外套管的端面压紧接触。
2.如权利要求1所述的一种弹性位移光纤传感器，其特征在于，所述连接部端部连接有连接件，连接部通过连接件与弹簧连接。
3.如权利要求1所述的一种弹性位移光纤传感器，其特征在于，所述光栅部包括第一光栅部和第二光栅部，第一光栅部固定的光纤部分绷直设置且设有第一光栅区，用于测量位移，第二光栅部固定的光纤部分呈松弛状态设置且设有第二光栅区，用于对温度进行补偿。
4.如权利要求1所述的一种弹性位移光纤传感器，其特征在于，所述固定部设置有引线通道，用于引出光纤。
5.如权利要求1所述的一种弹性位移光纤传感器，其特征在于，所述外套管的端部固定连接有拉杆套，所述拉杆穿过所述拉杆套，拉杆与拉杆套滑动连接。
6.如权利要求5所述的一种弹性位移光纤传感器，其特征在于，所述限位件采用垂直与拉杆轴线穿过拉杆的限位销，所述限位销的能够压紧在拉杆套的端面上。
7.如权利要求1所述的一种弹性位移光纤传感器，其特征在于，所述固定部连接有光纤护套。
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| CN201921329898.1U CN210108268U (zh) | 2019-08-15 | 2019-08-15 | 一种弹性位移光纤传感器 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN112499472A (zh) * | 2020-12-01 | 2021-03-16 | 邯郸市永年区众和紧固件有限公司 | 一种镀锌件工位转运设备及其工作方法 |
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2019
- 2019-08-15 CN CN201921329898.1U patent/CN210108268U/zh active Active
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| CN112499472B (zh) * | 2020-12-01 | 2022-12-30 | 邯郸市永年区众和紧固件有限公司 | 一种镀锌件工位转运设备及其工作方法 |
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