CN2938025Y - 光纤光栅位移计 - Google Patents

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周智
董慧娟
张小政
欧进萍
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Abstract

本实用新型提供的是一种光纤光栅位移计。它包括金属封装外壳、测量探杆，测量探杆穿过安装在金属封装外壳底板上的套筒后伸入到金属封装外壳中，测量探杆后安装探杆尾座，金属封装外壳中安装有探杆挡板和换向件，换向件上带有弹簧固定螺钮，探杆挡板和弹簧固定螺钮之间连接有拉伸弹簧，金属封装外壳内还设置有等强度梁支座，等强度梁支座上安装有等强度梁，等强度梁的上下表面粘贴有光栅。本实用新型基于光纤光栅智能传感原理，以光纤光栅作为传感元件，可以方便地测量结构位移，具有精度高、耐久性好、造价低、实施简单等优点。

Description

光纤光栅位移计
(一)、技术领域
本实用新型是一种用于监测结构的位移情况的光纤光栅位移计，属于光纤光栅传感技术领域。
(二)、背景技术
结构健康监测对保证结构的长期安全运行具有重要的意义，而位移检测是测量技术中最基本的测量项目之一，是多种物理量测量的基础(如：振动、压力、应变、加速度等)。
通常的位移测量由机械式测量、电磁测量及激光测量等方法。机械式测量的精度低，速度慢，不便于在线测量；电磁式测量易受电磁干扰；光学测量，包括激光测量的精度高，但该方法受到光的直线传播这一条件的约束，因此不适合于工程现场应用。
光纤光栅是目前在智能材料系统研究中应用最为广泛的传感材料之一，具有抗潮、抗腐蚀能力强，结构简单，可以方便改变量程，可以组成分布式传感网络等优点。本实用新型选用光纤光栅作为敏感元件制作位移传感器，为实现全光纤结构健康监测提供了位移检测手段。
(三)、发明内容
本实用新型的目的在于提供一种具有高耐久性、高精确度的光纤光栅位移计。
本实用新型的目的是这样实现的：它包括金属封装外壳、测量探杆，测量探杆穿过安装在金属封装外壳底板上的套筒后伸入到金属封装外壳中，测量探杆后安装探杆尾座，金属封装外壳中安装有探杆挡板和换向件，换向件上带有弹簧固定螺钮，探杆挡板和弹簧固定螺钮之间连接有拉伸弹簧，金属封装外壳内还设置有等强度梁支座，等强度梁支座上安装有等强度梁，等强度梁的上下表面粘贴有光栅。
本实用新型可以包括这样一些结构特征：
1、换向件通过轴承固定在与金属封装外壳底座相连的销轴上。
2、在金属封装外壳上预留铠装光缆引出端。
本实用新型的两个弹性元件——弹簧和等强度梁之间通过换向件连接到一起，可以使弹簧所受的拉力通过换向件转换成等强度梁顶端的压力。等强度梁的上下表面粘贴有敏感元件光纤光栅，当测量探杆感知外界的某个位移时，它就会带动弹簧产生一个拉伸变形，从而弹簧对换向件作用以一定的拉力，导致换向件绕轴心产生转动，换向件的顶尖就会对等强度梁端施加压力使梁产生弯曲，这样粘贴在梁表面的光栅就会和梁的表面产生协同变形，使得光栅的中心波长由于应变而产生偏移，通过解析这种耦合作用得到光纤光栅中心波长和位移的关系，从而实现对位移的监测。
本实用新型的有益效果是，应用光纤光栅测量位移量，还具有温度自补偿功能和测量温度的功能。充分利用了光纤光栅耐久性好和稳定性好的特性，具有结构紧凑、易于测量应用等优点。
实用新型光纤光栅位移计可以有效地监测结构位移大小，此外，利用监测结果可以有效评估大型土木结构和设施的服役安全状态。
(四)、附图说明
附图是本实用新型的结构示意图。
(五)、具体实施方式
下面结合附图举例对本实用新型做更详细地描述：
结合图1，本实用新型光纤光栅位移计的组成包括粘贴在等强度梁10上下表面的敏感元件光纤光栅，测量探杆1，套筒2，弹簧固定螺钮3，弹簧4，探杆尾座5，探杆挡板6，金属外壳7，外壳底板8，等强度梁支座9，等强度梁10，换向件11，球轴承12等。测量探杆，测量探杆穿过安装在金属封装外壳底板上的套筒后伸入到金属封装外壳中，测量探杆后安装探杆尾座，金属封装外壳中安装有探杆挡板和换向件，换向件上带有弹簧固定螺钮，探杆挡板和弹簧固定螺钮之间连接有拉伸弹簧，金属封装外壳内还设置有等强度梁支座，等强度梁支座上安装有等强度梁，等强度梁的上下表面粘贴有光栅。本实用新型的产品的制作过程是这样：首先利用502胶将两根波长相距2nm以上的光纤光栅沿轴向固定在等强度梁10的上下表面，然后再利用J39等高性能胶粘剂均匀涂抹在光栅周围；经过车削、钻铣、攻螺纹、线切割和磨削等工序的加工，再经过钳工的修正、调配制作出其他构件，最后对壳体进行了打磨与抛光处理，外接铠装光缆及跳线头。

Claims (3)

1、一种光纤光栅位移计，它包括金属封装外壳、测量探杆，测量探杆穿过安装在金属封装外壳底板上的套筒后伸入到金属封装外壳中，其特征是：测量探杆后安装探杆尾座，金属封装外壳中安装有探杆挡板和换向件，换向件上带有弹簧固定螺钮，探杆挡板和弹簧固定螺钮之间连接有拉伸弹簧，金属封装外壳内还设置有等强度梁支座，等强度梁支座上安装有等强度梁，等强度梁的上下表面粘贴有光栅。
2、根据权利要求1所述的光纤光栅位移计，其特征是：换向件通过轴承固定在与金属封装外壳底座相连的销轴上。
3、根据权利要求1或2所述的光纤光栅位移计，其特征是：在金属封装外壳上预留铠装光缆引出端。
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