CN211876973U - 一种可长期用于水下恶劣环境的光纤光栅应变传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可长期用于水下恶劣环境的光纤光栅应变传感器，包括弹性体、波纹管、光纤光栅、两个拧紧螺帽以及两个端盖，所述光纤光栅固定在弹性体上，弹性体套设在波纹管内，弹性体两端的外壁分别螺接在一个端盖内，所述两个端盖的外壁分别螺接在一个拧紧螺帽内，拧紧螺帽内可固定防水光缆；本实用新型的设计能够让光纤光栅应变传感器在一个密封防水的结构内，让其在水下也能够进行工作。
Description
技术领域
本实用新型涉及传感器领域，特别涉及一种可长期用于水下恶劣环境的光纤光栅应变传感器。
背景技术
目前，Q345等钢材结构在水下建筑、桥梁桥墩、水坝闸门，等水下工程中得到了广泛的应用，故研究长期在水下大型结构在各种工程实践中的受力变形和破坏有着重大意义。为深入的研究水下钢结构或者其他大型结构在实践中的工作性能，需要对其进行进行现场的载荷试验，并通过传感器检测出应变值，从而获得精确的实时监测数据。
由于水下钢材结构制作时，需要经过预应力张拉等比较复杂的工艺过程，而常规监测水下结构应变的方法通常采用预埋式电阻应变片，这些电类传感器都会受到温度、湿度、蠕变、腐蚀等因素的影响，特别是电类传感器在水下的存活率比较低，所以上述电类传感器预埋在水下结构的体内比较困难。因此要想获得水下结构的监测数据，就需要寻找新的应变传感器及相应的施工方法来满足实际工程和研究的需要。
光纤布拉格光栅传感技术的兴起给这种水下监测的领域提供了一种新的技术和手段，它不仅避免了上述传感器的问题，还有以下优点：①能够抗电磁干扰，耐高温，使用寿命长，耐久性好；②光栅传感器的灵敏度高，测试量程大，可以准分布式的测量，而且测试的距离是比长；③光纤光栅的重量轻，尺寸不大，非常便于铺设安装；④而且光纤光栅监测网络一旦铺设安装完成，信号的稳定性好，被破坏的几率很小；目前有人将FBG传感网络用于水下大型结构应变的检测，但他们采用的是埋入光纤光栅传感器的方法，这种方法操作比较繁琐，且因为混凝土结构成型的环境比较恶劣，所以传感器的存活率比较低。
实用新型内容
本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种可长期用于水下恶劣环境的光纤光栅应变传感器，能够长时间在水下环境中进行工作。
本实用新型的一种实施例解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可长期用于水下恶劣环境的光纤光栅应变传感器，包括弹性体、波纹管、光纤光栅、两个拧紧螺帽以及两个端盖，所述光纤光栅固定在弹性体上，弹性体套设在波纹管内，弹性体两端的外壁分别螺接在一个端盖内，所述两个端盖的外壁分别螺接在一个拧紧螺帽内，拧紧螺帽内可固定防水光缆。
进一步地，所述一种可长期用于水下恶劣环境的光纤光栅应变传感器还包括设置在拧紧螺帽内的软塞，所述软塞内具有可供防水光缆通过的穿线孔。
作为优选，所述一种可长期用于水下恶劣环境的光纤光栅应变传感器还包括套设在所述弹性体上的缓冲件。
进一步地，所述缓冲件外涂有环氧树脂。
作为优选，所述端盖与弹性体连接处设置有焊接台阶。
进一步地，所述防水光缆与端盖之间灌注有环氧树脂。
进一步地，所述一种可长期用于水下恶劣环境的光纤光栅应变传感器还包括安装支座和螺栓，安装支座和端盖上设置有螺纹孔，螺栓同时与安装支架和端盖上的螺纹孔相螺接。
进一步地，所述弹性体与端盖的螺接处以及端盖与拧紧螺帽的螺接处设置有螺纹胶。
本实用新型的有益效果：一种可长期用于水下恶劣环境的光纤光栅应变传感器，包括弹性体、波纹管、光纤光栅、两个拧紧螺帽以及两个端盖，所述光纤光栅固定在弹性体上，弹性体套设在波纹管内，弹性体两端的外壁分别螺接在一个端盖内，所述两个端盖的外壁分别螺接在一个拧紧螺帽内，拧紧螺帽内可固定防水光缆；本实用新型的设计能够让光纤光栅应变传感器在一个密封防水的结构内，让其在水下也能够进行工作。
附图说明
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为一种可长期用于水下恶劣环境的光纤光栅应变传感器剖面的结构简图。
具体实施方式
本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
在本实用新型的描述中，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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装置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。
本实用新型中，除非另有明确的限定，“设置”、“安装”、“连接”等词语应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，还可以是一体成型；可以是机械连接；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。
参照图1，一种可长期用于水下恶劣环境的光纤光栅应变传感器，包括弹性体20、波纹管30、光纤光栅、两个拧紧螺帽40以及两个端盖50，所述光纤光栅固定在弹性体20上，弹性体20套设在波纹管30内，弹性体20两端的外壁分别螺接在一个端盖50内，所述两个端盖50的外壁分别螺接在一个拧紧螺帽40内，拧紧螺帽40内可固定防水光缆10。
在本实用新型中，将光纤光栅固定到弹性体20上面,并进行相应的传感器制作，然后通过套管将光纤光栅部分保护起来，光纤光栅和套管通过两端的端盖50，然后将弹性体20和端盖50连接固定，连接的时候是通过螺纹连接的方式，具有连接的便利性以及牢固性，并将波纹管30通过台阶结构压紧，其中要用到高强度的螺纹胶；波纹管30设置为弹性的，能够适应水下环境的复杂性；然后将防水光缆10穿入拧紧螺帽40内，并在端盖50两端注入环氧树脂密封胶，通过拧紧两侧的拧紧螺帽40将拧紧螺帽40内的软塞的变形力将防水光缆10固定，并将整个传感器垂直静置一段时间，等待密封胶干透；再进行波纹管30和两端盖50之间的激光焊接，端盖50预留出台阶结构，方便与波纹管30之间的焊接，通过初步检查焊缝初步保证焊接的密封性；整个传感器制作完成后，需要对其进行应变的标定和密封性测试，保证其初始状态的密封性能；将应变传感器按之前的设计都串联好，然后将传感器整体通过安装支座7安装到水下结构上，并采用传感器封装类似的方法对尾纤进行保护。
本实用新型的结构具有良好的密封和防水性能，在保证传感器的信号传输稳定的同时适合进行水下作业；安装的时候先将传感器安装在安装支座70上，再将安装支座70安装在需要安装传感器的地方，作为优选，安装支座70与需要安装传感器的地方的材质一致或者近似，如现场安装环境的材质为铁，则安装支座70的材质为亦为铁，或者钢等近似材料。
所述一种可长期用于水下恶劣环境的光纤光栅应变传感器还包括设置在拧紧螺帽40内的软塞，所述软塞内具有可供防水光缆10通过的穿线孔；通过软塞的形变来对防水光缆10来进一步固定，同时提高了防水性。
所述一种可长期用于水下恶劣环境的光纤光栅应变传感器还包括套设在所述弹性体20上的缓冲件60；缓冲件60的两端也需进行密封，能够进一步减小在水下工作中由于水流的波动对弹性件20上的光纤光栅的冲击。
所述缓冲件60外涂有环氧树脂。
所述端盖50与弹性体20连接处设置有焊接台阶；预留台阶结构来方便端盖50与弹性体20的激光焊接。
所述防水光缆10与端盖50之间灌注有环氧树脂。
所述一种可长期用于水下恶劣环境的光纤光栅应变传感器还包括安装支座70和螺栓，安装支座70和端盖50上设置有螺纹孔80，螺栓同时与安装支架和端盖50上的螺纹孔80相螺接。
所述弹性体20与端盖50的螺接处以及端盖50与拧紧螺帽40的螺接处设置有螺纹胶。
当然，本实用新型并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变形和替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (8)
1.一种可长期用于水下恶劣环境的光纤光栅应变传感器，其特征在于：包括弹性体(20)、波纹管(30)、光纤光栅、两个拧紧螺帽(40)以及两个端盖(50)，所述光纤光栅固定在弹性体(20)上，弹性体(20)套设在波纹管(30)内，弹性体(20)两端的外壁分别螺接在一个端盖(50)内，所述两个端盖(50)的外壁分别螺接在一个拧紧螺帽(40)内，拧紧螺帽(40)内可固定防水光缆(10)。
2.根据权利要求1所述的一种可长期用于水下恶劣环境的光纤光栅应变传感器，其特征在于：还包括设置在拧紧螺帽(40)内的软塞，所述软塞内具有可供防水光缆(10)通过的穿线孔。
3.根据权利要求1所述的一种可长期用于水下恶劣环境的光纤光栅应变传感器，其特征在于：还包括套设在所述弹性体(20)上的缓冲件(60)。
4.根据权利要求3所述的一种可长期用于水下恶劣环境的光纤光栅应变传感器，其特征在于：所述缓冲件(60)外涂有环氧树脂。
5.根据权利要求1所述的一种可长期用于水下恶劣环境的光纤光栅应变传感器，其特征在于：所述端盖(50)与弹性体(20)连接处设置有焊接台阶。
6.根据权利要求1所述的一种可长期用于水下恶劣环境的光纤光栅应变传感器，其特征在于：所述防水光缆(10)与端盖(50)之间灌注有环氧树脂。
7.根据权利要求1所述的一种可长期用于水下恶劣环境的光纤光栅应变传感器，其特征在于：还包括安装支座(70)和螺栓，安装支座(70)和端盖(50)上设置有螺纹孔(80)，螺栓同时与安装支架和端盖(50)上的螺纹孔(80)相螺接。
8.根据权利要求1所述的一种可长期用于水下恶劣环境的光纤光栅应变传感器，其特征在于：所述弹性体(20)与端盖(50)的螺接处以及端盖(50)与拧紧螺帽(40)的螺接处设置有螺纹胶。
Priority Applications (1)
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| CN202020719675.2U CN211876973U (zh) | 2020-04-30 | 2020-04-30 | 一种可长期用于水下恶劣环境的光纤光栅应变传感器 |
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| CN202020719675.2U CN211876973U (zh) | 2020-04-30 | 2020-04-30 | 一种可长期用于水下恶劣环境的光纤光栅应变传感器 |
Publications (1)
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| CN202020719675.2U Active CN211876973U (zh) | 2020-04-30 | 2020-04-30 | 一种可长期用于水下恶劣环境的光纤光栅应变传感器 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN211876973U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112697059A (zh) * | 2020-12-09 | 2021-04-23 | 山东省科学院激光研究所 | 面向水下松软介质的光纤地形变传感器 |
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2020
- 2020-04-30 CN CN202020719675.2U patent/CN211876973U/zh active Active
Cited By (2)
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| CN112697059A (zh) * | 2020-12-09 | 2021-04-23 | 山东省科学院激光研究所 | 面向水下松软介质的光纤地形变传感器 |
| CN112697059B (zh) * | 2020-12-09 | 2022-05-31 | 山东省科学院激光研究所 | 面向水下松软介质的光纤地形变传感器 |
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