CN212963274U - 一种船用光纤光栅应变传感器的现场校准设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种船用光纤光栅应变传感器的现场校准设备，其特征在于：包括模拟待测板、边界支撑构件、光纤光栅解调仪表、上位机以及模拟振动分析装置；所述模拟待测板为技术材料的矩形平板、通过连接件安装在边界支撑构件上，并且将待检测的光纤光栅应变传感器通过胶水安装在模拟待测板中心位置，沿平行与模拟待测板的自由边方向进行表面粘合，形成等效应变的效果，待检测的光纤光栅应变传感器的尾纤的连接接头通过第一传输光缆与光纤光栅解调仪表的光纤接头连通；光纤光栅解调仪表通过网线与上位机相连接。本实用新型的校准效果好，校准精度高。
Description
技术领域
本实用新型涉及船舶检测技术领域，尤其是涉及一种船用光纤光栅应变传感器的现场校准设备。
背景技术
随着世界贸易与经济的发展，国际航运业发挥着至关重要的作用，全球经济一体化的发展离不开航运业的支持，同时也推动着航运业蓬勃发展。船舶作为航运业的重要交通工具，其安全性能也是人们关注的焦点。船体结构强度是决定船舶安全性能的重要因素之一，船级社在船舶设计与建造过程中制定了相关规范及标准，对建造工艺以及船舶的维修保养提出了相关要求和计划，从而保证船体结构的强度能承受环境载荷的破坏。然而，船舶航行在海洋环境中，其结构承受的外载荷具有很强的随机性，并且在设计和建造过程中很难对这些随机因素进行准确的预报。因此，人们提出船舶结构应力监测与评估系统来保障船舶在工作过程中的安全。
船舶结构应力监测与评估系统是将传感器布置在船体结构中，通过计算机对采集的数据进行分析处理，以达到结构安全监测的目标。该系统能够实时监测船体关键结构，并通过传感器采集的数据对当前环境下船体结构强度进行评估，能够对船舶设计提供指导经验，同时为决策者展现最新的真实可靠数据，保证船舶人员和物品的安全，提高船舶预测风险的能力，增强船舶安全性能，为保障船舶健康航行给予科学依据。我国对船舶结构健康监测技术的研究正逐步发展，对该领域的探索也越来越重视。为了进一步提高船舶结构应力监测与评估系统在实际应用中的适用性和可靠性，本文还需要对船舶结构应力监测与评估系统进行深入的研究和完善。通过对船舶结构应力监测与评估系统的各项功能优化改进，有利于提高系统在实际应用中的可行性和适用性。通过对船舶监测光纤光栅传感器的性能检验，有利于选取出适用于船舶结构监测中的光纤光栅传感器类型。通过对船用光纤光栅传感器故障诊断的研究，有利于避免或减小由于传感器故障造成的系统失效。通过船舶结构应力监测与评估系统样机的建立，以及对系统的各项功能进行验证，有利于对系统样机进一步进行优化和完善，使系统最终能够满足工程实际应用中各方面要求。
国内对船舶结构监测与评估系统的研究尚处在初步发展阶段，2002年大连新船重工为伊朗建造的30万吨油轮上安装的船舶结构监测系统，这是国内首次接触到船舶结构监测系统。该系统的硬件根据DNV船级社规范要求进行配置，英国Strainstall公司提供系统全部硬件，国外科研人员完成系统调试和交验工作，系统安装由大连船厂责，这也是我国首次装配船舶结构监测系统为国外船东；北京师范大学何琚研究了船体甲板变形实时监测光纤光栅传感技术应用的问题，经过理论与试验研究表明了方法的可靠性。2007年武汉理工大学张岚等与CCS船级社合作开展了《船体结构与运动状态监控专题研究》的研究，研究了船舶结构健康监测中光纤光栅传感技术的合理有效应用。
光纤光栅传感器的光纤是光导纤维的检测，他是工作在光波波段的一种介质波导，而应变会直接影响波长飘逸，因此在船舶监测评估系统的研发中，对光纤光栅应变传感器的校准这样方向极具研究意义；传统的光纤光栅传感器通常是使用激光扫描镜头和激励装置进行模拟检测的方式对光纤光栅应变传感器进行校准的；而激光扫描镜头通常是采用人工手动进行调整，对于一些细小的角度调节，就比较难以实现，从而导致难以达到精确的测试角度；影响校准的结果。
实用新型内容
针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种船用光纤光栅应变传感器的现场校准设备。
本实用新型的技术方案是这样实现的：一种船用光纤光栅应变传感器的现场校准设备，其特征在于：包括模拟待测板、边界支撑构件、光纤光栅解调仪表、上位机以及模拟振动分析装置。
其中，激光镜头为Polytec公司的PSV-400 scanning head；激光扫描仪振动测试分析系统为Polytec公司的OFV-5000 vibrometer controller；所述光纤光栅解仪表盘的型号为SM130；
所述模拟待测板为技术材料的矩形平板、通过连接件安装在边界支撑构件上，并且将待检测的光纤光栅应变传感器通过胶水安装在模拟待测板中心位置，沿平行与模拟待测板的自由边方向进行表面粘合，形成等效应变的效果，待检测的光纤光栅应变传感器的尾纤的连接接头通过第一传输光缆与光纤光栅解调仪表的光纤接头连通；光纤光栅解调仪表通过网线与上位机相连接；
优选为：所述模拟振动分析装置包括激励单元和激光扫描仪振动分析单元。
优选为：所述激光扫描仪振动分析单元包括激光镜头、第二传输光缆；激光扫描仪振动测试分析系统；
所述激光镜头通过镜头支撑架安装在光纤光栅应变传感器的正上方，激光镜头通过第二传输光缆与激光扫描仪振动测试分析系统相连接。
优选为：所述激励单元安装在模拟待测板上方的任意位置，对所述模拟待测板施加作用力使模拟待测板振动；所述激励单元包括；
所述激励单元还包括压力传感器，该压力传感器发出的信号与通过连接导线与激光扫描仪振动测试分析系统相连。
优选为：所述支撑架上安装有用于调整激光镜头角度的角度调节装置；所述角度调节装置包括安装支架、摆动连接片和旋转组件；
所述激光镜头与所述安装支架通过连接座相互转动连接；
所述旋转组件包括偏心轮固定架和偏心轮，在偏心轮固定架上设置与偏心轮的内圆柱相适应的通孔，偏心轮的内圆柱从偏心轮固定架中伸出，偏心轮固定架固定安装在支撑架上；所述摆动连接片横向滑动设置在激光镜头与旋转组件之间；且摆动连接件的一端与激光镜头的侧壁相接触；另一端与所述偏心轮的外轮相互接触。
优选为：所述连接座包括间隔设置的两块支撑板和横向穿过两个支撑板的转动轴；所述转动轴的两端分别与两块支撑板之间转动连接；支撑板安装在安装支架下方，所述激光镜头通过底板固定安装在转动轴上，且静止状态下，竖直悬挂在转动轴上。
与现有技术相比较，本实用新型带来的有益效果为：通过设置有调节装置，该调节装置可以简单有效的对激光镜头进行细小的角度调节，以此控制激光镜头达到合适的位置，提高校准的精度；
其次，通过设置有连接座，可以实现激光镜头与安装支架之间转动，进一步便于对激光镜头进行微调。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型具体实施方式整体结构示意图；
图2为调整装置的结构示意图；
图3为连接座的安装示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例1
此外，如图1-2所示，本实用新型还公开了一种船用光纤光栅应变传感器的现场校准设备，在本实用新型具体实施例中，包括模拟待测板1、边界支撑构件2、光纤光栅解调仪表3、上位机4以及模拟振动分析装置5。
其中，激光镜头为Polytec公司的PSV-400 scanning head；激光扫描仪振动测试分析系统为Polytec公司的OFV-5000 vibrometer controller；所述光纤光栅解仪表盘的型号为SM130；
所述模拟待测板1为技术材料的矩形平板、通过连接件安装在边界支撑构件上，并且将待检测的光纤光栅应变传感器通过胶水安装在模拟待测板1中心位置，沿平行与模拟待测板1的自由边方向进行表面粘合，形成等效应变的效果，待检测的光纤光栅应变传感器的尾纤6的连接接头通过第一传输光缆7与光纤光栅解调仪表3的光纤接头连通；光纤光栅解调仪表3通过网线与上位机4相连接；
在本实用新型具体实施例中，所述模拟振动分析装置5包括激励单元51和激光扫描仪振动分析单元52。
在本实用新型具体实施例中，所述激光扫描仪振动分析单元52包括激光镜头521、第二传输光缆522；激光扫描仪振动测试分析系统523；
所述激光镜头521通过镜头支撑架524安装在光纤光栅应变传感器的正上方，激光镜头521通过第二传输光缆522与激光扫描仪振动测试分析系统523相连接。
在本实用新型具体实施例中，所述激励单元51安装在模拟待测板1上方的任意位置，对所述模拟待测板1施加作用力使模拟待测板1振动；所述激励单元包括；激励单元51为力锤；
所述激励单元51还包括压力传感器，该压力传感器发出的信号与通过连接导线与激光扫描仪振动测试分析系统523相连。
在本实用新型具体实施例中，所述支撑架524上安装有用于调整激光镜头角度的角度调节装置8；所述角度调节装置8包括安装支架81、摆动连接片82和旋转组件83；
所述激光镜头521与所述安装支架81通过连接座9相互转动连接；
所述旋转组件83包括偏心轮固定架831和偏心轮832，在偏心轮固定架831上设置与偏心轮832的内圆柱8321相适应的通孔，偏心轮832的内圆柱8321从偏心轮固定架831中伸出，偏心轮固定架831固定安装在支撑架524上；所述摆动连接片82横向滑动设置在激光镜头521与旋转组件83之间；且摆动连接件82的一端与激光镜头521的侧壁相接触；另一端与所述偏心轮832的外轮8322相互接触。
与现有技术相比较，本实用新型带来的有益效果为：通过设置有调节装置，该调节装置可以简单有效的对激光镜头进行细小的角度调节，以此控制激光镜头达到合适的位置，提高校准的精度。
需要说明的是，调节机构的使用原理：首先，检测人员将激光镜头移动到适合的位置，并且进行初步的调节，将激光镜头调节到初步垂直，然后通过角度测量装置测量激光镜头与模拟待测板竖直方向的精确角度，此时工作人员可以根据角度测量装置测量(专利授权公告号：CN203615926U)出的角度偏差，然后通过转动偏心轮的方式，对激光镜头的角度进行微调，知道完全垂直。
其中，偏心轮调节激光镜头角度的原理为：偏心轮有偏心设置的外轮和费偏心设置的内圆柱；激光镜头与偏心设置的外轮相接触，当需要进行角度调节时，可以转动内圆柱，此时由于偏心的外轮的侧壁距离内圆柱横截面中心区域的距离不等，激光尽头距离内圆柱的位置也会不同，即可达到对镜头位置进行微调的效果。
实施例2，与实施例1不同之处为
如图3所示，在本实用新型具体实施例中，所述连接座9包括间隔设置的两块支撑板91和横向穿过两个支撑板91的转动轴92；所述转动轴92的两端分别与两块支撑板91之间转动连接；支撑板91安装在安装支架81下方，所述激光镜头521通过底板93固定安装在转动轴92上，且静止状态下，竖直悬挂在转动轴92上。
与现有技术相比较，本实用新型带来的有益效果为：通过设置有连接座，可以实现激光镜头与安装支架之间转动，进一步便于对激光镜头进行微调。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种船用光纤光栅应变传感器的现场校准设备，其特征在于：包括模拟待测板、边界支撑构件、光纤光栅解调仪表、上位机以及模拟振动分析装置；
所述模拟待测板为技术材料的矩形平板、通过连接件安装在边界支撑构件上，并且将待检测的光纤光栅应变传感器通过胶水安装在模拟待测板中心位置，沿平行与模拟待测板的自由边方向进行表面粘合，形成等效应变的效果，待检测的光纤光栅应变传感器的尾纤的连接接头通过第一传输光缆与光纤光栅解调仪表的光纤接头连通；光纤光栅解调仪表通过网线与上位机相连接。
2.根据权利要求1所述的一种船用光纤光栅应变传感器的现场校准设备，其特征在于：所述模拟振动分析装置包括激励单元和激光扫描仪振动分析单元。
3.根据权利要求2所述的一种船用光纤光栅应变传感器的现场校准设备，其特征在于：所述激光扫描仪振动分析单元包括激光镜头、第二传输光缆；激光扫描仪振动测试分析系统；
所述激光镜头通过镜头支撑架安装在光纤光栅应变传感器的正上方，激光镜头通过第二传输光缆与激光扫描仪振动测试分析系统相连接。
4.根据权利要求3所述的一种船用光纤光栅应变传感器的现场校准设备，其特征在于：所述激励单元安装在模拟待测板上方的任意位置，对所述模拟待测板施加作用力使模拟待测板振动；所述激励单元包括：所述激励单元还包括压力传感器，该压力传感器发出的信号与通过连接导线与激光扫描仪振动测试分析系统相连。
5.根据权利要求4所述的一种船用光纤光栅应变传感器的现场校准设备，其特征在于：所述支撑架上安装有用于调整激光镜头角度的角度调节装置；所述角度调节装置包括安装支架、摆动连接片和旋转组件；
所述激光镜头与所述安装支架通过连接座相互转动连接；
所述旋转组件包括偏心轮固定架和偏心轮，在偏心轮固定架上设置与偏心轮的内圆柱相适应的通孔，偏心轮的内圆柱从偏心轮固定架中伸出，偏心轮固定架固定安装在支撑架上；所述摆动连接片横向滑动设置在激光镜头与旋转组件之间；且摆动连接件的一端与激光镜头的侧壁相接触；另一端与所述偏心轮的外轮相互接触。
6.根据权利要求5所述的一种船用光纤光栅应变传感器的现场校准设备，其特征在于：所述连接座包括间隔设置的两块支撑板和横向穿过两个支撑板的转动轴；所述转动轴的两端分别与两块支撑板之间转动连接；支撑板安装在安装支架下方，所述激光镜头通过底板固定安装在转动轴上，且静止状态下，竖直悬挂在转动轴上。
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