CN219347650U - 一种短标距光纤光栅位移传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于结构安全监测技术领域，涉及一种短标距光纤光栅位移传感器。包括外滑块、拉伸弹簧、位移感知件、光纤光栅、推杆、压缩弹簧、内滑块等主要部件。工作中，外滑块的移动带动拉伸弹簧拉伸力的变化，导致位移感知件产生协同变形，光纤光栅随之产生相应形变，通过检测光纤光栅谐振波长的偏移量来换算被测对象的实际位移量。本实用新型创新在于其被测方向与光纤光栅受力形变方向并不在一条直线上，而是呈90°垂直分布，通过内滑块、外滑块组成的转向结构来进行位移的转换，极大的减小了被测方向上传感器的尺寸从而解决了传统光纤光栅位移传感器在被测方向上安装空间不足的难题。本实用新型结构简单、安装便捷、测量精度高、动态特性良好。

Description

一种短标距光纤光栅位移传感器

技术领域

本实用新型属于结构安全监测技术领域，涉及一种短标距光纤光栅位移传感器。

背景技术

近年来，光纤光栅位移传感器由于具有抗电磁干扰、耐腐蚀、长期性能稳定、远距离传输损耗小等优于电子类位移传感器的优点，已被广泛应用于各种监测领域。但目前大多数光纤光栅位移传感器在被测方向上的长度尺寸较大，在被测对象测量标距较短时，光纤光栅位移传感器会面临因安装空间不足而难以安装的困境。

实用新型内容

为了克服上述安装难题，本实用新型的目的是提供一种测试精度高、安装方便、使用可靠的短标距光纤光栅位移传感器。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种短标距光纤光栅位移传感器，所述的短标距光纤光栅位移传感器包括封装盖1、封装壳体2、尾套管3、外滑块4、拉伸弹簧5、位移感知件6、固定环7、压接环8、铠装光缆9、松套管10、光纤光栅11、推杆12、压缩弹簧13、法兰螺母14、内滑块15。

所述的封装盖1通过螺钉紧固在封装壳体2上，形成一个长方体传感器整体。

所述的封装壳体2顶端并排设置两组结构相同的下述结构：尾套管3、固定环7、压接环8、铠装光缆9、松套管10。所述的固定环7与封装壳体2顶部通过螺纹固定连接，固定环7与中空的铠装光缆9之间通过压接环8压接紧固，铠装光缆9用于包覆从固定环7出口端伸出的松套管10，且松套管10顶部不被铠装光缆9包覆。所述的松套管10下端穿过固定环7，松套管10内包覆光纤光栅11。所述的尾套管3套设于固定环7的外侧，同时覆盖压接环8与铠装光缆9的连接处，起保护作用。

所述的封装壳体2内部安装外滑块4、拉伸弹簧5、位移感知件6和内滑块15。所述的外滑块4、拉伸弹簧5、位移感知件6分别设于封装壳体2内部的下方、中部、上方，且拉伸弹簧5的上下两端分别与位移感知件6、外滑块4连接，即所述位移感知件6与外滑块4之间通过拉伸弹簧5连接，位移感知件6与封装壳体2之间通过螺钉紧固连接。所述的位移感知件6为环形结构，其环形结构上开有凹槽，且凹槽的尺寸大于光纤光栅11的直径，用于缠绕放置光纤光栅11。所述的外滑块4与拉伸弹簧5连接的一面设有斜面。所述的内滑块15为锲形结构，设有与外滑块4斜面倾角相同的斜面，内滑块15设置于封装壳体2的导向槽中，所述的导向槽设置于封装壳体2内部的中下方位置。工作时，外滑块4与内滑块15的斜面完全贴合，二者可以在所述封装壳体中移动，用于在垂直方向上传递位移，减小传感器在被测位移方向上的尺寸大小。外滑块4的移动带动拉伸弹簧5拉伸力的变化，从而导致位移感知件6产生协同变形，焊接在位移感知件6上的光纤光栅11也随之产生相应形变，通过检测光纤光栅11谐振波长的偏移量来换算被测对象的实际位移量。

所述的封装壳体2侧面开有通孔，该侧面外侧设置推杆12、压缩弹簧13、法兰螺母14。所述的推杆12一端穿过该通孔后与内滑块15通过螺纹紧固，另一端套上压缩弹簧13后与法兰螺母14通过螺纹紧固。

所述的光纤光栅11置于位移感知件6凹槽中，光纤光栅11的栅区位于位移感知件6环形结构的中间位置，采用低温玻璃焊接工艺将光纤光栅11与位移感知件6焊接紧固。在光纤光栅11的两端套上松套管10后并分别置于铠装光缆9的孔槽内，光纤光栅11与松套管10之间通过胶水粘结。连接在一起的位移感知件6、光纤光栅11、松套管10整体置于封装壳体2中。

进一步地，压缩弹簧13的劲度系数要大于拉伸弹簧5的劲度系数。

进一步的，所述的位移感知件6具备极高的抗拉强度、弹性极限、疲劳强度以及良好的焊接性能。

一种短标距光纤光栅位移传感器的使用方法，包括如下步骤：

首先，将短标距光纤光栅位移传感器的推杆12顶在被测对象上，确保压缩弹簧13具备适当的压缩量。当被测对象移动时，推杆12与内滑块15在被测对象与压缩弹簧13的共同作用下会产生沿被测方向的移动。

其次，由于外滑块4与内滑块15的斜面贴合，内滑块15沿被测方向移动时，外滑块4产生垂直于被测方向上的移动、拉伸弹簧5发生垂直于被测方向的伸缩。

最后，拉伸弹簧5拉伸力的变化，从而导致位移感知件6产生协同变形，焊接在位移感知件6上的光纤光栅11也随之产生相应形变，通过检测光纤光栅11谐振波长的偏移量来换算被测对象的实际位移量。

本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型结构简单、安装便捷、测量精度高、动态特性良好。

(2)本实用新型的创新在于其被测方向与光纤光栅受力形变方向并不在一条直线上，而是呈90°垂直分布，通过内滑块、外滑块组成的转向结构来进行位移的转换，极大的减小了被测方向上传感器的尺寸从而解决了传统光纤光栅位移传感器在被测方向上安装空间不足的难题。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种短标距光纤光栅位移传感器的主视图。

图2是本实用新型实施例提供的隐去封装盖、尾套管的俯视图。

图3是本实用新型实施例提供的隐去封装盖、外滑块的俯视图。

图4是本实用新型实施例提供的位移转向结构的轴测图。

图5是本实用新型实施例提供的轴测图。

图6是本实用新型实施例提供的隐去封装盖，尾套管的轴测图。

图中：1封装盖；2封装壳体；3尾套管；4外滑块；5拉伸弹簧；6位移感知件；7固定环；8压接环；9铠装光缆；10松套管；11光纤光栅；12推杆；13压缩弹簧；14法兰螺母；15内滑块。

具体实施方式

为了达到本实用新型的目的，下面结合附图详细说明本实用新型的优选实施方式：

如图1、图2、图3、图4所示，一种短标距光纤光栅位移传感器，包括：封装盖1、封装壳体2、尾套管3、外滑块4、拉伸弹簧5、位移感知件6、固定环7、压接环8、铠装光缆9、松套管10、光纤光栅11、推杆12、压缩弹簧13、法兰螺母14、内滑块15。

所述的封装盖1用螺钉紧固在封装壳体2上，形成一个长方体传感器整体，两个尾套管3安装于封装壳体2顶端。

所述的封装壳体2顶端并排依次设置两组固定环7、压接环8、铠装光缆9。其中固定环7与封装壳体2通过螺纹固定连接，铠装光缆9与固定环7通过压接环8压接紧固。尾套管3套设于固定环7的外侧，同时覆盖压接环8与铠装光缆9的连接处，起保护作用。

所述的封装壳体2内部安装有外滑块4、拉伸弹簧5、位移感知件6和内滑块15。其中外滑块4与位移感知件6分别连接于拉伸弹簧5两端，位移感知件6与封装壳体2用螺钉紧固连接，内滑块15置于封装壳体2的导向槽中；外滑块4与内滑块15的斜面贴合，外滑块4的移动会带动拉伸弹簧5拉伸力的变化，从而导致位移感知件6产生协同变形，焊接在位移感知件6上的光纤光栅11也随之产生相应形变，通过检测光纤光栅11谐振波长的偏移量来换算被测对象的实际位移量。

所述的位移感知件6的环形结构上开有凹槽，且凹槽的尺寸大于光纤光栅11的直径。

所述的光纤光栅11的两端套装松套管10并分别置于铠装光缆9的孔槽内，松套管10与光纤光栅11用胶水粘结。套装松套管10的光纤光栅11置于位移感知件6的凹槽中，光纤光栅11的栅区位于位移感知件6环形结构的中间位置，采用低温玻璃焊接工艺将光纤光栅11与位移感知件6焊接紧固。连接在一起的位移感知件6、光纤光栅11、松套管10整体置于封装壳体2中。

所述的封装壳体2的侧面外端安装有推杆12、压缩弹簧13、法兰螺母14。其中推杆12的一端与内滑块15螺纹紧固，另一端套装压缩弹簧13并与法兰螺母14螺纹紧固。

进一步地，压缩弹簧13的劲度系数要大于拉伸弹簧5的劲度系数。

一种短标距光纤光栅位移传感器的工作原理，包括：

1、将短标距光纤光栅位移传感器的推杆12顶在被测对象上，确保压缩弹簧13具备适当的压缩量。

2、当被测对象移动时，推杆12与内滑块15在被测对象与压缩弹簧13的共同作用下便会产生被测方向上的移动。

3、由于外滑块4与内滑块15的斜面贴合，在内滑块15与拉伸弹簧5的共同作用下，外滑块4会产生垂直于被测方向上的移动。

4、外滑块4的移动会带动拉伸弹簧5拉伸力的变化，从而导致位移感知件6产生协同变形，焊接在位移感知件6上的光纤光栅11也随之产生相应形变，通过检测光纤光栅11谐振波长的偏移量来换算被测对象的实际位移量。

以上所述实施例仅表达本实用新型的实施方式，但并不能因此而理解为对本实用新型专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本实用新型的保护范围。

Claims (2)

1.一种短标距光纤光栅位移传感器，其特征在于：所述的短标距光纤光栅位移传感器包括封装盖（1）、封装壳体（2）、尾套管（3）、外滑块（4）、拉伸弹簧（5）、位移感知件（6）、固定环（7）、压接环（8）、铠装光缆（9）、松套管（10）、光纤光栅（11）、推杆（12）、压缩弹簧（13）、法兰螺母（14）、内滑块（15）；

所述的封装盖（1）紧固在封装壳体（2）上，形成一个长方体传感器整体；

所述的封装壳体（2）顶端并排设置两组结构相同的下述结构：尾套管（3）、固定环（7）、压接环（8）、铠装光缆（9）、松套管（10）；所述的固定环（7）固定在封装壳体（2）顶部，固定环（7）与中空的铠装光缆（9）之间通过压接环（8）压接紧固，铠装光缆（9）用于包覆从固定环（7）出口端伸出的松套管（10），且松套管（10）顶部不被铠装光缆（9）包覆；所述的松套管（10）下端穿过固定环（7），松套管（10）内包覆光纤光栅（11）；所述的尾套管（3）套设于固定环（7）的外侧，同时覆盖压接环（8）与铠装光缆（9）的连接处，起保护作用；

所述的封装壳体（2）内部安装外滑块（4）、拉伸弹簧（5）、位移感知件（6）和内滑块（15）；所述的外滑块（4）、拉伸弹簧（5）、位移感知件（6）分别设于封装壳体（2）内部的下方、中部、上方，位移感知件（6）与外滑块（4）之间通过拉伸弹簧（5）连接，位移感知件（6）与封装壳体（2）之间通过螺钉紧固连接；所述的位移感知件（6）为环形结构，其环形结构上开有凹槽，且凹槽的尺寸大于光纤光栅（11）的直径，用于缠绕放置光纤光栅（11）；所述的外滑块（4）与拉伸弹簧（5）连接的一面设有斜面；所述的内滑块（15）为锲形结构，设有与外滑块（4）斜面倾角相同的斜面，内滑块（15）设置于封装壳体（2）的导向槽中；外滑块（4）与内滑块（15）的斜面完全贴合，外滑块（4）的移动带动拉伸弹簧（5）拉伸力的变化，导致位移感知件（6）产生协同变形，固定在位移感知件（6）上的光纤光栅（11）产生相应形变，通过检测光纤光栅（11）谐振波长的偏移量换算被测对象的实际位移量；

所述的封装壳体（2）侧面开有通孔，该侧面外侧设置推杆（12）、压缩弹簧（13）、法兰螺母（14）；所述的推杆（12）一端穿过该通孔后与内滑块（15）通过螺纹紧固，另一端套上压缩弹簧（13）后与法兰螺母（14）通过螺纹紧固；

所述的光纤光栅（11）置于位移感知件（6）凹槽中，光纤光栅（11）的栅区位于位移感知件（6）环形结构的中间位置，光纤光栅（11）与位移感知件（6）紧固；在光纤光栅（11）的两端套上松套管（10）并分别置于铠装光缆（9）的孔槽内，光纤光栅（11）与松套管（10）之间通过胶水粘结；连接在一起的位移感知件（6）、光纤光栅（11）、松套管（10）整体置于封装壳体（2）内。

2.根据权利要求1所述的一种短标距光纤光栅位移传感器，其特征在于：所述的压缩弹簧（13）的劲度系数大于拉伸弹簧（5）的劲度系数。

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