CN220871706U - 一种滑轨倾角式光纤光栅传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种滑轨倾角式光纤光栅传感器，包括包括箱体和与箱体匹配的箱门，箱体内设置有基座、滑轨、滑块、配重块、顶针、倾角基片、压板和光纤压板；本实用新型的滑轨倾角式传感器箱体底部安装滑轨，配重物配重物可通过滑轨、滑块流畅前后摆动，在摆动的过程中比普通光纤光栅倾角感器比较稳定速度更快，测量精度更高；箱体底部一侧安装基座，基座顶部开设凹槽便于光纤铺设，将倾角基片的带光纤面放于箱体右侧开设的方形凹槽内，采用压板将其固定，本实用新型适用于长期测量隧道用盾构机管片内部钢筋及结构倾角变化量，同时也可放入倾角传感器预埋盒中，测量精度高、施工质量和效率好。
Description
技术领域
本实用新型属于光纤传感器技术领域，具体涉及一种滑轨倾角式光纤光栅传感器。
背景技术
倾角是各大领域需要监测的最为重要、基础的物理量之一，对于各种工程的完成，起着至关重要的作用，传统的倾角测量装置中倾角传感器大多数是以电磁效应、电容效应等为基本原理，将倾角量转换成电信号来实现的，虽说在测量时可达到较高的精度与分辨率，但这种弱电式传感器存在抗电磁干扰性能差、受温度影响较大、在恶劣环境下长期使用易损坏或发生零点漂移，测量距离近等缺陷，且在连续性、实时性和测量灵敏度等方面也越来越难以满足现今的监测要求，这无疑给基础工程测量带来了极大的不便。
光纤布拉格光栅具有测量灵敏度高、防水性能强、抗电磁干扰、信号传输距离远和耐腐蚀的优点，可远程对建筑物的结构进行长期的健康监测，并可串联加装配套附件，如土压力传感器、温度传感器、位移传感器等测量变形的传感器构成传感网络，为实现自然灾害监测与预测提供了可行的途径，但传统的光纤光栅压力传感器在地铁隧道、水坝的恶劣环境下工作时，传感器的传感元件容易发生氧化或非弹性变形，传感器的传动元件存在传动滑移，从而导致测量精度低等情况发生。
因此，有必要提供一种滑轨倾角式光纤光栅倾角传感器，以解决上述弱电式传感器和传统的光纤光栅压力传感器存在的技术问题。
实用新型内容
本实用新型提供一种滑轨倾角式光纤光栅传感器，解决了传统传感器内部腐蚀老化导致传感器失效的问题，本实用新型中的光纤光栅应变传感器核心部件模块化使用，光纤光栅实现了的固态封装，设计优化的传导模式和传感器结构，极大提高了倾角传感器在严峻环境中的工作寿命。
为解决上述问题，本实用新型提供的技术方案如下：
本实用新型实施例提供一种滑轨倾角式光纤光栅传感器，包括箱体(1)和与所述箱体(1)匹配的箱门(10)，所述箱体(1)内设置有基座(2)、滑轨(3)、滑块(4)、配重块(5)、顶针(6)、倾角基片(7)、压板(8)和光纤压板(9)；
所述箱门(10)底部设置有第一螺纹沉头通孔(105)和第二螺纹沉头通孔(106)，所述基座(2)底部设置有第一螺纹孔(201)和第二螺纹孔(202)，所述第一螺纹沉头通孔(105)与所述第一螺纹孔(201)同轴安装，所述第二螺纹沉头通孔(106)与所述第二螺纹孔(202)同轴安装，使用两根第二螺栓(12)将所述基座(2)固定在所述箱门(10)底部；
所述滑轨(3)侧面设置有第一螺纹通孔(301)和第二螺纹通孔(302)，所述箱体(1)后侧板设置有第三螺纹通孔(107)和第四螺纹通孔(108)，所述第一螺纹通孔(301)与所述第三螺纹通孔(107)同轴安装，所述第二螺纹通孔(302)与所述第四螺纹通孔(108)同轴安装，使用两根第三螺栓(13)将所述滑轨(3)固定在所述箱体(1)后侧板上；所述滑块(4)通过其底部的开口凹槽(401)活动设置在所述滑轨(3)上；所述配重块(5)安装在所述滑块(4)上；
所述滑块(4)顶面上设置有第三螺纹孔(402)和第四螺纹孔(403)；所述配重块(5)中间部位设置有U形槽开口(501)，所述U形槽开口(501)底部设置有第三沉头通孔(502)和第四沉头通孔(503)，所述U行槽开口(501)两侧设置有第一顶针通孔(504)和第二顶针通孔(505)，第一顶针通孔(504)和第二顶针通孔(505)上方分别设置有第五螺纹孔(506)和第六螺纹孔(507)；
所述第三螺纹孔(402)与所述第三沉头通孔(502)同轴安装，所述第四螺纹孔(403)与所述第四沉头通孔(503)同轴安装，使用两根第四螺栓(14)将滑块(4)固定在配重块(5)底部；
所述顶针(6)为扁头圆柱状，两根顶针(6)顺着所述U行槽开口(501)两侧设置有所述第一顶针通孔(504)和所述第二顶针通孔(505)插入，以使倾角基片(7)底部置于配重块(5)的U形槽开口(501)中心部位；第五螺栓(15)穿过所述第五螺纹孔(506)和所述第六螺纹孔(507)，将两根顶针(6)位置固定，使得所述倾角基片(7)能够稳稳夹在两顶针(6)中间；
所述压板(8)设置在所述倾角基片(7)顶部远离所述基座(2)一侧，所述压板(8)的第一凹槽(803)用于卡持所述倾角基片(7)，使得所述倾角基片(7)带光纤面朝所述压板(8)一侧不被挤压；
所述基座(2)还设置有第五螺纹通孔(203)和第六螺纹通孔(204)，所述基片(7)上设置有第七螺纹通孔(701)和第八螺纹通孔(702)，所述压板(8)设置有第九螺纹通孔(801)和第十螺纹通孔(802)；
所述第五螺纹通孔(203)、所述第七螺纹通孔(701)和所述九螺纹通孔(801)同轴安装，所述第六螺纹通孔(204)、所述第八螺纹通孔(702)和所述第十螺纹通孔(802)同轴安装，用两根第二螺栓(12)将压板(8)、倾角基片(7)牢牢固定在基座(2)上；
两个光纤压板(9)分别用于放入箱体(1)右侧板上第一方形凹槽(101)和第二方形凹槽(102)，第五沉头通孔(901)与箱体(1)右侧板上的第九螺纹孔(103)同轴安装，第六沉头通孔(902)与箱体(1)右侧板上的第十螺纹孔(104)同轴安装，使用两根第一螺栓(11)将光纤压板(9)贴合于箱体(1)右侧板上设置。
根据本实用新型一可选实施例，所述箱体(1)靠近箱门(10)一侧设置有多个第十一螺纹孔(109)，所述箱门(10)对应第十一螺纹孔(109)设置有多个第七沉头通孔(1001)，多个第一螺栓(11)分别穿过多个第七沉头通孔(1001)和多个第十一螺纹孔(109)设置，将所述箱门(10)与所述箱体(1)密封固定。
根据本实用新型一可选实施例，所述基座(2)顶部的第五螺纹通孔(203)和第六螺纹通孔(204)之间部位设置有第二凹槽(205)，所述第二凹槽(205)用于走光纤保护光纤不被挤压造成损坏。
根据本实用新型一可选实施例，两根顶针(6)顺着U行槽开口(501)两侧的第一顶针通孔(504)和第二顶针通孔(505)插入，直到顶住倾角基片(7)底部为止。
根据本实用新型一可选实施例，所述第九螺纹孔(103)设置在所述第一方形凹槽(101)内，所述第十螺纹孔(104)设置在所述第二方形凹槽(102)内。
与现有技术相比，本实用新型具备以下有益效果：
(1)、与普通光纤光栅倾角传感器相比，本实用新型的滑轨倾角式传感器稳定速度更快，倾角测量精度更高；倾角基片顶端和底端光纤从箱体内壁设置有的方形槽引出，并用光纤压板将其彻底固定；本实用新型适用于长期测量隧道用盾构机管片等内部钢筋及结构倾角变化量，旨在解决传统的光纤光栅倾角感器在地铁隧道、水坝这种恶劣环境下工作时，传感器的传感元件容易发生氧化或非弹性变形，传感元件存在传动滑移，配重块稳定速度慢，从而导致测量精度低的情况，同时本实用新型一种滑轨倾角式传感器箱体底部安装滑轨，配重物在摆动的过程中与普通光纤光栅倾角感器比较稳定速度更快，测量精度更高。本实用新型一种滑轨倾角式传感器可放入倾角传感器预埋盒中，测量精度高、施工质量和效率好。
(2)、滑轨倾角式光纤光栅传感器适用于长期测量隧道用盾构机管片内部钢筋及结构应变变化量，本实用新型的倾角基片、基座等均为无机材质，倾角基片为专用玻璃固态封装，具有长寿命、抗氧化、抗疲劳、不易脱开的优点。
(3)、检测过程不使用电能，滑轨倾角式光纤光栅传感器为安全型传感器，抗电磁干扰性能强、在恶劣环境下能够长期使用不易损坏，测量距离远，且在连续性、实时性和测量灵敏度等方面可满足现今的监测要求。
(4)、相较于传统倾角传感器在测量过程中倾角重物摆动时间较长稳定性差这一方面，滑轨倾角式光纤光栅传感器的配重块底部安装滑轨、滑块，在倾角测量摆动的过程中得益于滑轨、滑块的作用配重块在测量摆动的过程中稳定时间大大缩短，前后摆动时所带来的阻尼得到了大幅消减，并且在标定拟合倾角曲线的过程中，测量精度得到了大幅度提升。
(5)、传感器加工完成后进行倾角变化量的标定并生拟合曲线，安装后记录起始波长量，后续进行测量可根据测量带入公式即可得出倾角变化量，不存在零点漂移现象。
附图说明
为了更清楚地说明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介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种滑轨倾角式光纤光栅传感器的外观结构示意图。
图2为本申请实施例提供的一种滑轨倾角式光纤光栅传感器的内部结构正视图。
图3为本申请实施例提供的一种滑轨倾角式光纤光栅传感器的内部结构截面图。
图4为本申请实施例提供的一种配重块、压板、滑轨、光纤压板结构示意图。
图5为本申请实施例提供的一种基座和滑块结构示意图。
图6为本申请实施例提供的一种倾角基片结构的示意图；
图7为本申请实施例提供的一种箱体结构示意图。
图8为本申请实施例提供的一种箱门结构示意图。
附图标记说明：箱体1、基座2、滑轨3、滑块4、配重块5、顶针6、倾角基片7、压板8、光纤压板9、箱门10。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。
如图1、图2和图3所示，本实用新型实施例提供一种滑轨倾角式光纤光栅传感器的结构示意图。该滑轨倾角式光纤光栅传感器包括箱体1和与箱体1匹配的箱门10，箱体1内设置有基座2、滑轨3、滑块4、配重块5、顶针6、倾角基片7、压板8和光纤压板9，该滑轨倾角式光纤光栅传感器还包括第一螺栓11、第二螺栓12、第三螺栓13、第一螺帽14和第五螺栓15。
箱门10底部设置有第一螺纹沉头通孔105和第二螺纹沉头通孔106，参考图8。基座2底部设置有第一螺纹孔201和第二螺纹孔202，第一螺纹沉头通孔105与第一螺纹孔201同轴安装，第二螺纹沉头通孔106与第二螺纹孔202同轴安装，使用两根第二螺栓12将基座2固定在箱门10底部。具体地，一根第二螺栓12穿过箱门10底部的第一螺纹沉头通孔105和基座2底部的第一螺纹孔201设置，另一根第二螺栓12穿过箱门10底部的第二螺纹沉头通孔106和基座2底部的第二螺纹孔202设置，以使基座2固定在箱门10底部。
滑轨3侧面设置有第一螺纹通孔301和第二螺纹通孔302，箱体1后侧板设置有第三螺纹通孔107和第四螺纹通孔108，第一螺纹通孔301与第三螺纹通孔107同轴安装，第二螺纹通孔302与第四螺纹通孔108同轴安装，使用两根第三螺栓13将滑轨3固定在箱体1后侧板上；具体地，一根第三螺栓13穿过滑轨3侧面的第一螺纹通孔301和箱体1后侧板的第三螺纹通孔107设置，另一根第三螺栓13穿过滑轨3侧面的第二螺纹通孔302和箱体1后侧板的第四螺纹通孔108设置，且两个第一螺帽14旋入两根第三螺栓13的端部，以使滑轨3固定在箱体1后侧板上。
图5结合图2，滑块4通过其底部的开口凹槽401活动设置在滑轨3上；配重块5安装在滑块4上。滑块4顶面上设置有第三螺纹孔402和第四螺纹孔403。图4结合图3，配重块5中间部位设置有U形槽开口501，U形槽开口501底部设置有第三沉头通孔502和第四沉头通孔503，U行槽开口501两侧设置有第一顶针通孔504和第二顶针通孔505，第一顶针通孔504和第二顶针通孔505上方分别设置有第五螺纹孔506和第六螺纹孔507。
第三螺纹孔402与第三沉头通孔502同轴安装，第四螺纹孔403与第四沉头通孔503同轴安装，使用两根第四螺栓14将滑块4固定在配重块5底部；具体地，一根第四螺栓14穿过配重块5的第三沉头通孔502和滑块4上的第三螺纹孔402设置，另一根第四螺栓14穿过配重块5的第四沉头通孔503和滑块4上的第四螺纹孔403设置，以使滑块4固定在配重块5底部。
顶针6为扁头圆柱状，两根顶针6顺着U行槽开口501两侧设置有第一顶针通孔504和第二顶针通孔505插入，以使倾角基片7底部置于配重块5的U形槽开口501中心部位；第五螺栓15穿过第五螺纹孔506和第六螺纹孔507，将两根顶针6位置固定，使得倾角基片7能够稳稳夹在两顶针6中间。本实施例中的两根顶针6顺着U行槽开口501两侧的第一顶针通孔504和第二顶针通孔505插入，直到顶住倾角基片7底部为止，保证倾角基片7不会随意晃动。
压板8设置在倾角基片7顶部远离基座2一侧，压板8的第一凹槽803用于卡持倾角基片7，使得倾角基片7带光纤面朝压板8一侧不被挤压；基座2顶部的第五螺纹通孔203和第六螺纹通孔204之间部位设置有第二凹槽205，第二凹槽205用于走光纤保护光纤不被挤压造成损坏。
基座2还设置有第五螺纹通孔203和第六螺纹通孔204，基片7上设置有第七螺纹通孔701和第八螺纹通孔702，参考图6。压板8设置有第九螺纹通孔801和第十螺纹通孔802；第五螺纹通孔203、第七螺纹通孔701和九螺纹通孔801同轴安装，第六螺纹通孔204、第八螺纹通孔702和第十螺纹通孔802同轴安装，用两根第二螺栓12将压板8、倾角基片7牢牢固定在基座2上。
如图7和图8所示，两个光纤压板9分别用于放入箱体1右侧板上第一方形凹槽101和第二方形凹槽102，并将第一方形凹槽101和第二方形凹槽102堵住。
两个光纤压板9分别设置有第五沉头通孔901和第六沉头通孔902，第五沉头通孔901和第六沉头通孔902分别与箱体1右侧板上的第九螺纹孔103和第十螺纹孔104同轴安装，使用两根第一螺栓11将光纤压板9贴合于箱体1右侧板上设置。第九螺纹孔103设置在第一方形凹槽101内，第十螺纹孔104设置在第二方形凹槽102内。
箱体1靠近箱门10一侧设置有多个第十一螺纹孔109，箱门10对应第十一螺纹孔109设置有多个第七沉头通孔1001，多个第一螺栓11分别穿过多个第七沉头通孔1001和多个第十一螺纹孔109设置，将箱门10与箱体1密封固定。
压板8截面形状优选为长片状，两个光纤压板9的形状优选为长方体状，箱门10的表面形状优选为长片状，倾角基片7截面形状优选为T形片状结构。
以上，一种滑轨倾角式光纤光栅传感器的箱体底部安装滑轨，滑块与滑轨相互配合设置，滑块置于滑轨上方；将倾角基片底部置于配重块的U形槽开口中心部位中，其倾角基片正反两面通过顶针将其固定；滑块安装于配重块底部，最后通过滑块将安装好倾角基片的配重物安装在滑轨上方，配重物可通过滑轨、滑块流畅前后摆动。箱体底部一侧安装基座，基座上方的顶部开设凹槽，即箱体右侧板上第一方形凹槽和第二方形凹槽，便于光纤铺设，将倾角基片的带光纤面放于开设的凹形槽内，采用压板将其固定。滑轨倾角式传感器在工作的过程中配重块的稳定速度与普通光纤光栅倾角传感器比较其稳定速度更快，倾角测量精度更高；倾角基片顶端和底光纤从箱体壁开设的方形槽引出，并用光纤压板将其彻底固定。
综上，虽然本实用新型已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本实用新型，本领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本实用新型的保护范围以权利要求界定的范围为准。
Claims (5)
1.一种滑轨倾角式光纤光栅传感器，其特征在于，包括箱体(1)和与所述箱体(1)匹配的箱门(10)，所述箱体(1)内设置有基座(2)、滑轨(3)、滑块(4)、配重块(5)、顶针(6)、倾角基片(7)、压板(8)和光纤压板(9)；
所述箱门(10)底部设置有第一螺纹沉头通孔(105)和第二螺纹沉头通孔(106)，所述基座(2)底部设置有第一螺纹孔(201)和第二螺纹孔(202)，所述第一螺纹沉头通孔(105)与所述第一螺纹孔(201)同轴安装，所述第二螺纹沉头通孔(106)与所述第二螺纹孔(202)同轴安装，使用两根第二螺栓(12)将所述基座(2)固定在所述箱门(10)底部；
所述滑轨(3)侧面设置有第一螺纹通孔(301)和第二螺纹通孔(302)，所述箱体(1)后侧板设置有第三螺纹通孔(107)和第四螺纹通孔(108)，所述第一螺纹通孔(301)与所述第三螺纹通孔(107)同轴安装，所述第二螺纹通孔(302)与所述第四螺纹通孔(108)同轴安装，使用两根第三螺栓(13)将所述滑轨(3)固定在所述箱体(1)后侧板上；所述滑块(4)通过其底部的开口凹槽(401)活动设置在所述滑轨(3)上；所述配重块(5)安装在所述滑块(4)上；
所述滑块(4)顶面上设置有第三螺纹孔(402)和第四螺纹孔(403)；所述配重块(5)中间部位设置有U形槽开口(501)，所述U形槽开口(501)底部设置有第三沉头通孔(502)和第四沉头通孔(503)，所述U形槽开口(501)两侧设置有第一顶针通孔(504)和第二顶针通孔(505)，第一顶针通孔(504)和第二顶针通孔(505)上方分别设置有第五螺纹孔(506)和第六螺纹孔(507)；
所述第三螺纹孔(402)与所述第三沉头通孔(502)同轴安装，所述第四螺纹孔(403)与所述第四沉头通孔(503)同轴安装，使用两根第四螺栓(14)将滑块(4)固定在配重块(5)底部；
所述顶针(6)为扁头圆柱状，两根顶针(6)顺着所述U形槽开口(501)两侧设置有所述第一顶针通孔(504)和所述第二顶针通孔(505)插入，以使倾角基片(7)底部置于配重块(5)的U形槽开口(501)中心部位；第五螺栓(15)穿过所述第五螺纹孔(506)和所述第六螺纹孔(507)，将两根顶针(6)位置固定，使得所述倾角基片(7)能够稳稳夹在两顶针(6)中间；
所述压板(8)设置在所述倾角基片(7)顶部远离所述基座(2)一侧，所述压板(8)的第一凹槽(803)用于卡持所述倾角基片(7)，使得所述倾角基片(7)带光纤面朝所述压板(8)一侧不被挤压；
所述基座(2)还设置有第五螺纹通孔(203)和第六螺纹通孔(204)，所述基片(7)上设置有第七螺纹通孔(701)和第八螺纹通孔(702)，所述压板(8)设置有第九螺纹通孔(801)和第十螺纹通孔(802)；
所述第五螺纹通孔(203)、所述第七螺纹通孔(701)和所述九螺纹通孔(801)同轴安装，所述第六螺纹通孔(204)、所述第八螺纹通孔(702)和所述第十螺纹通孔(802)同轴安装，用两根第二螺栓(12)将压板(8)、倾角基片(7)牢牢固定在基座(2)上；
两个光纤压板(9)分别用于放入箱体(1)右侧板上第一方形凹槽(101)和第二方形凹槽(102)，第五沉头通孔(901)与箱体(1)右侧板上的第九螺纹孔(103)同轴安装，第六沉头通孔(902)与箱体(1)右侧板上的第十螺纹孔(104)同轴安装，使用两根第一螺栓(11)将光纤压板(9)贴合于箱体(1)右侧板上设置。
2.根据权利要求1所述的一种滑轨倾角式光纤光栅传感器，其特征在于，所述箱体(1)靠近箱门(10)一侧设置有多个第十一螺纹孔(109)，所述箱门(10)对应第十一螺纹孔(109)设置有多个第七沉头通孔(1001)，多个第一螺栓(11)分别穿过多个第七沉头通孔(1001)和多个第十一螺纹孔(109)设置，将所述箱门(10)与所述箱体(1)密封固定。
3.根据权利要求1所述的一种滑轨倾角式光纤光栅传感器，其特征在于，所述基座(2)顶部的第五螺纹通孔(203)和第六螺纹通孔(204)之间部位设置有第二凹槽(205)，所述第二凹槽(205)用于走光纤保护光纤不被挤压造成损坏。
4.根据权利要求1所述的一种滑轨倾角式光纤光栅传感器，其特征在于，两根顶针(6)顺着U形槽开口(501)两侧的第一顶针通孔(504)和第二顶针通孔(505)插入，直到顶住倾角基片(7)底部为止。
5.根据权利要求1所述的一种滑轨倾角式光纤光栅传感器，其特征在于，所述第九螺纹孔(103)设置在所述第一方形凹槽(101)内，所述第十螺纹孔(104)设置在所述第二方形凹槽(102)内。
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