CN216206074U - 一种基于光纤的应变检测装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种基于光纤的应变检测装置，包括：光纤光栅，两端分别熔接有防水光纤，光纤光栅上设有应变检测栅区；防水套管，套设于所述应变检测栅区的外侧；两个过渡套，分别贴合连接于所述防水套管的两端，所述过渡套和所述防水套管之间设置有环形密封件；所述光纤光栅穿设于所述过渡套内；防水尾套，可拆卸的连接于所述过渡套远离所述防水套管的端部，所述防水光纤穿设于所述防水尾套内；所述防水尾套和所述过渡套之间还设有包覆所述防水光纤的密封圈。本公开提供的基于光纤的应变检测装置，既能够防水又能够对水流的冲击起到缓冲作用，对应变检测栅区形成保护，保证本公开的检测精度和检测数据的可靠性。

Description

一种基于光纤的应变检测装置

技术领域

本公开涉及应变检测技术领域，尤其涉及一种基于光纤的应变检测装置。

背景技术

为了研究水下航行器、桥梁桥墩和水坝闸门等长期在水下工作的设备或结构的受力变形情况，需要对其进行现场的载荷试验，并通过检测装置获得设备或结构的应变值，从而整理成精确的应变监测数据。

由于水下环境较为复杂，水压、水流冲击、腐蚀等因素都会影响应变检测装置的检测结果，甚至损坏应变检测装置本身。

实用新型内容

有鉴于此，本公开的目的在于提出一种基于光纤的应变检测装置，以解决应变检测装置在水下工作过程中易受到水下环境影响的问题。

基于上述目的，本公开提供了基于光纤的应变检测装置，包括：

光纤光栅，两端分别熔接有防水光纤，光纤光栅上设有应变检测栅区；

防水套管，套设于所述应变检测栅区的外侧；所述防水套管为弹性管，且与所述光纤光栅固定连接；

两个过渡套，分别贴合连接于所述防水套管的两端，所述过渡套和所述防水套管之间设置有环形密封件；所述光纤光栅穿设于所述过渡套内；

防水尾套，可拆卸的连接于所述过渡套远离所述防水套管的端部，所述防水光纤穿设于所述防水尾套内；所述防水尾套和所述过渡套之间还设有包覆所述防水光纤的密封圈。

进一步地，所述防水套管包括依次套设于所述光纤光栅外侧的弹性保护管和波纹管，且所述波纹管和所述弹性保护管固定连接。

进一步地，所述弹性保护管上设有至少两个曲线型长孔，所述曲线型长孔沿所述弹性保护管的轴向延伸。

进一步地，所述波纹管的两端部分别设有第一容胶槽，所述波纹管与所述光纤光栅通过灌注于所述第一容胶槽内的环氧树脂胶粘结固定。

进一步地，所述过渡套远离所述防水套管的端部还设有第二容胶槽，所述过渡套通过灌注于所述第二容胶槽内的环氧树脂胶与所述光纤光栅和/或所述防水光纤胶粘固定。

进一步地，所述第二容胶槽内的环氧树脂胶包覆所述光纤光栅和所述防水光纤的熔接处。

进一步地，所述光纤光栅位于所述第一容胶槽和所述第二容胶槽之间的部分设有温度补偿栅区。

进一步地，所述波纹管的端部外侧设有挡环，所述过渡套的端部外侧设有与所述挡环贴合的压环；所述环形密封件设置于所述挡环和所述压环之间。

进一步地，还包括设置于所述挡环与所述压环贴合处的安装座，所述安装座包括可拆卸连接的第一座体和第二座体；所述第一座体和/或所述第二座体上设有挤压所述挡环和所述压环的夹紧槽。

进一步地，所述夹紧槽为槽口大于槽底的梯形槽。

从上面所述可以看出，本公开提供的基于光纤的应变检测装置，通过弹性的防水套管能够对水流的冲击起到缓冲作用，对应变检测栅区形成保护，保证本公开的检测精度和检测数据的可靠性。通过环形密封件和过渡套在防水套管的两端形成密封结构，防止水体进入防水套管对光纤光栅造成侵蚀。密封圈和防水尾套在过渡套和防水光纤之间形成密封结构，能够避免水体进入过渡套对光纤光栅和防水光纤的熔接处造成侵蚀。

附图说明

为了更清楚地说明本公开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公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施例提供的基于光纤的应变检测装置的立体图；

图2为本公开实施例提供的基于光纤的应变检测装置的俯视图；

图3为图2中A-A方向的剖视图；

图4为本公开实施例提供的基于光纤的应变检测装置的弹性保护管的立体图。

附图说明：

1、光纤光栅；1-1、应变检测栅区；1-2、温度补偿栅区；

2、防水光纤；

3、防水套管；3-1、弹性保护管；3-1-1、曲线型长孔；3-2、波纹管；3-2-1、第一容胶槽；3-2-2、挡环；

4、过渡套；4-1、压环；4-2、第二容胶槽；

5、环形密封件；6、防水尾套；7、密封圈；

8、安装座；8-1、第一座体；8-2、第二座体；8-2-1、夹紧槽。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

需要说明的是，除非另外定义，本公开实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

如图1和图3所示，本公开实施例提供的基于光纤的应变检测装置，包括：

光纤光栅1，两端分别熔接有防水光纤2，光纤光栅1上设有应变检测栅区1-1；

防水套管3，套设于应变检测栅区1-1的外侧；防水套管3为弹性管，且与光纤光栅1固定连接；

两个过渡套4，分别贴合连接于防水套管3的两端，过渡套4和防水套管3之间设置有环形密封件5；光纤光栅1穿设于过渡套4内；

防水尾套6，可拆卸的连接于过渡套4远离防水套管3的端部，防水光纤2穿设于防水尾套6内；防水尾套6和过渡套4之间还设有包覆防水光纤2的密封圈7。

优选的，防水尾套6和过渡套4之间的可拆卸连接为螺纹连接。在防水尾套6拧紧过程中，挤压密封圈7使其发生形变内径缩小，进一步封堵密封圈7和防水光纤2之间的缝隙。

采用光纤光栅1检测待测物应变的原理为，将光纤光栅1固定于待测物上，当待测物发生应变时，带动光栅的周期发生变化，从而使反射光的波长发生变化。再通过光纤光栅解调分析仪，测量记录待测物发生应变前后反射光波长的变化，就可以获得待测物应变的变化情况。

本公开提供的基于光纤的应变检测装置，通过弹性的防水套管3能够对水流的冲击起到缓冲作用，对应变检测栅区1-1形成保护，保证本公开的检测精度和检测数据的可靠性。通过环形密封件5和过渡套4在防水套管3的两端形成密封结构，防止水体进入防水套管3对光纤光栅1造成侵蚀。密封圈7和防水尾套6在过渡套4和防水光纤2之间形成密封结构，能够避免水体进入过渡套4对光纤光栅1和防水光纤2的熔接处造成侵蚀。

如图3所示，防水套管3包括依次套设于光纤光栅1外侧的弹性保护管3-1和波纹管3-2，且波纹管3-2和弹性保护管3-1固定连接。弹性保护管3-1和波纹管3-2可采用胶粘、焊接或一体成型等方式实现两者间的固定。波纹管3-2上的波纹褶皱结构不仅能够避免水体对其内部结构的侵蚀，也能够对水流冲击起到缓冲作用，避免光纤光栅1在水下复杂环境中受到损害。

如图4所示，弹性保护管3-1上设有至少两个曲线型长孔3-1-1，曲线型长孔3-1-1沿弹性保护管3-1的轴向延伸。弹性保护管3-1通过曲线型长孔3-1-1形成镂空结构，既能够保证其自身具有弹性，不会对光纤光栅1的正常工作造成阻碍；又能使弹性保护管3-1具备对光纤光栅1的保护功能，用于缓冲水流冲击和避免由于待测物发生超常应变而对光纤光栅1造成损害。

如图3所示，波纹管3-2的两端部分别设有第一容胶槽3-2-1，波纹管3-2与光纤光栅1通过灌注于第一容胶槽3-2-1内的环氧树脂胶粘结固定。第一容胶槽3-2-1内的环氧树脂胶能够封堵光纤光栅1与防水套管3之间的缝隙，在过渡套4和环形密封件5形成的密封结构的基础上，在防水套管3的两端再形成胶封的密封结构，进一步防止水体进入防水套管3的内部对光纤光栅1造成侵蚀。

如图3所示，过渡套4远离防水套管3的端部还设有第二容胶槽4-2，过渡套4通过灌注于第二容胶槽4-2内的环氧树脂胶与光纤光栅1和/或防水光纤2胶粘固定。第二容胶槽内4-2内的环氧树脂胶能够封堵光纤光栅1和/或防水光纤2与过渡套4之间的间隙，在防水尾套6和密封圈7形成的密封结构的基础上，在过渡套4远离防水套管3的端部再形成胶封的密封结构，防止水体进入过渡套4的内部对光纤光栅1造成侵蚀。

如图3所示，第二容胶槽4-2内的环氧树脂胶包覆光纤光栅1和防水光纤2的熔接处。第二容胶槽4-2内的环氧树脂胶还能够对熔接处起到保护作用，防止光纤光栅1和防水光纤2在水下发生断裂。

如图3所示，光纤光栅1位于第一容胶槽3-2-1和第二容胶槽4-2之间的部分设有温度补偿栅区1-2。由于温度补偿栅区1-2的两侧均通过胶粘固定，则温度补偿栅区1-2的光栅周期不会受到待测物的应变影响，只受本公开工作环境的温度影响。操作人员可以从测得的总波长变化量中去除温度引起的波长变化，从而得到精确的待测物应变变化量。

如图3所示，波纹管3-2的端部外侧设有挡环3-2-2，过渡套4的端部外侧设有与挡环3-2-2贴合的压环4-1；环形密封件5设置于挡环3-2-2和压环4-1之间。

如图1、图2和图3所示，本公开提供的基于光纤的应变检测装置还包括设置于挡环3-2-2与压环4-1贴合处的安装座8，安装座8包括可拆卸连接的第一座体8-1和第二座体8-2；第一座体8-1和/或第二座体8-2上设有挤压挡环3-2-2和压环4-1的夹紧槽8-2-1。优选的，第一座体8-1和第二座体8-2之间通过紧固件实现可拆卸连接。夹紧槽8-2-1能够使挡环3-2-2和压环4-1保持贴合状态，再通过环形密封件5形成过渡套4和防水套管3之间的密封结构。

如图3所示，夹紧槽8-2-1为槽口大于槽底的梯形槽。该结构能够在第一座体8-1和第二座体8-2紧固过程中，使夹紧槽8-2-1实现对挡环3-2-2和压环4-1的挤压。

安装座8可通过焊接、粘接或紧固件连接等方式与待测物进行固定。

本公开在组装时，先将防水套管3套装在光纤光栅1上的应变检测栅区1-1位置。依次向两个第一容胶槽3-2-1内灌注环氧树脂胶，并持续对光纤光栅1施加一定的拉力预紧，静置直到两个第一容胶槽3-2-1内的环氧树脂胶完全固化。之后，将过渡套4上的压环4-1和波纹管3-2上的挡环3-2-2相贴合，并将压环4-1和挡环3-2-2置于夹紧槽8-2-1内，再紧固第一座体8-1和第二座体8-2，使压环4-1和挡环3-2-2保持贴合状态。然后，再依次向两个第二容胶槽4-2内灌注环氧树脂胶。两个第二容胶槽4-2内的环氧树脂胶固化后，再拧紧防水尾套6，直至密封圈7完全封堵其与防水光纤2之间的缝隙为止。最后，将两个安装座8分别固定于待测物上。

本公开中各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似的部分相互参见即可。

本公开的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本公开限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本公开的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本公开从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本公开的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

本公开的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于光纤的应变检测装置，其特征在于，包括：

光纤光栅，两端分别熔接有防水光纤，光纤光栅上设有应变检测栅区；

防水套管，套设于所述应变检测栅区的外侧；所述防水套管为弹性管，且与所述光纤光栅固定连接；

两个过渡套，分别贴合连接于所述防水套管的两端，所述过渡套和所述防水套管之间设置有环形密封件；所述光纤光栅穿设于所述过渡套内；

防水尾套，可拆卸的连接于所述过渡套远离所述防水套管的端部，所述防水光纤穿设于所述防水尾套内；所述防水尾套和所述过渡套之间还设有包覆所述防水光纤的密封圈。

2.根据权利要求1所述的基于光纤的应变检测装置，其特征在于，所述防水套管包括依次套设于所述光纤光栅外侧的弹性保护管和波纹管，且所述波纹管和所述弹性保护管固定连接。

3.根据权利要求2所述的基于光纤的应变检测装置，其特征在于，所述弹性保护管上设有至少两个曲线型长孔，所述曲线型长孔沿所述弹性保护管的轴向延伸。

4.根据权利要求2所述的基于光纤的应变检测装置，其特征在于，所述波纹管的两端部分别设有第一容胶槽，所述波纹管与所述光纤光栅通过灌注于所述第一容胶槽内的环氧树脂胶粘结固定。

5.根据权利要求4所述的基于光纤的应变检测装置，其特征在于，所述过渡套远离所述防水套管的端部还设有第二容胶槽，所述过渡套通过灌注于所述第二容胶槽内的环氧树脂胶与所述光纤光栅和/或所述防水光纤胶粘固定。

6.根据权利要求5所述的基于光纤的应变检测装置，其特征在于，所述第二容胶槽内的环氧树脂胶包覆所述光纤光栅和所述防水光纤的熔接处。

7.根据权利要求5或6所述的基于光纤的应变检测装置，其特征在于，所述光纤光栅位于所述第一容胶槽和所述第二容胶槽之间的部分设有温度补偿栅区。

8.根据权利要求2所述的基于光纤的应变检测装置，其特征在于，所述波纹管的端部外侧设有挡环，所述过渡套的端部外侧设有与所述挡环贴合的压环；所述环形密封件设置于所述挡环和所述压环之间。

9.根据权利要求8所述的基于光纤的应变检测装置，其特征在于，还包括设置于所述挡环与所述压环贴合处的安装座，所述安装座包括可拆卸连接的第一座体和第二座体；所述第一座体和/或所述第二座体上设有挤压所述挡环和所述压环的夹紧槽。

10.根据权利要求9所述的基于光纤的应变检测装置，其特征在于，所述夹紧槽为槽口大于槽底的梯形槽。

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