RU163305U1 - Волоконно-оптический датчик деформации (продольного растяжения/сжатия) - Google Patents
Волоконно-оптический датчик деформации (продольного растяжения/сжатия) Download PDFInfo
- Publication number
- RU163305U1 RU163305U1 RU2015109460/28U RU2015109460U RU163305U1 RU 163305 U1 RU163305 U1 RU 163305U1 RU 2015109460/28 U RU2015109460/28 U RU 2015109460/28U RU 2015109460 U RU2015109460 U RU 2015109460U RU 163305 U1 RU163305 U1 RU 163305U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- strain gauge
- fiber
- optic strain
- gauge according
- fiber optic
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Optical Transform (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
1. Волоконно-оптический датчик деформации, состоящий из чувствительного элемента, механических крепежных элементов и корпуса датчика; при этом чувствительный элемент представляет собой балку равного с внедренным в нее оптическим световодом, содержащим две волоконных брэгговских решетки, чувствительный элемент жестко закреплен на одном из крепежных элементов, крепежные элементы расположены соосно внутри корпуса и являются элементами приложения нагрузки растяжения/сжатия.2. Волоконно-оптический датчик деформации по п. 1, отличающийся тем, что волоконные брэгговские решетки расположены симметрично относительно центра толщины балки.3. Волоконно-оптический датчик деформации по п. 1, отличающийся тем, что балка равного момента выполнена из композиционного материала.4. Волоконно-оптический датчик деформации по п. 1, отличающийся тем, что балка равного момента выполнена из металла.5. Волоконно-оптический датчик деформации по п. 1, отличающийся тем, что оптический световод располагается на поверхности балки равного момента.6. Волоконно-оптический датчик деформации по п. 1, отличающийся тем, что оптический световод покрыт полиимидом.7. Волоконно-оптический датчик деформации по п. 1, отличающийся тем, что оптический световод покрыт акрилатом.8. Волоконно-оптический датчик деформации по п. 1, отличающийся тем, что оптический световод покрыт металлом.
Description
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ДЕФОРМАЦИИ (ПРОДОЛЬНОГО РАСТЯЖЕНИЯ/СЖАТИЯ)
Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения деформаций объектов и опытных образцов при механических испытаниях, объектов, деформирующихся под действием внешней нагрузки.
Известен датчик для измерения деформаций объекта (патент РФ №2440554), содержащий основание для размещения объекта, гибкую ленту, предназначенную для охватывания объекта по периметру, корпус с размещенным в нем неподвижным контактом в виде подпружиненного относительно гибкой ленты высокоомного проводника, расположенного перпендикулярно продольной оси ленты, подвижный контакт в виде зигзагообразного токопроводящего элемента, закрепленного вдоль гибкой ленты, и измерительную цепь, связывающую токопроводящий элемент и неподвижный контакт с регистратором, согласно изобретению он снабжен прямолинейным токопроводящим элементом, закрепленным вдоль гибкой ленты перпендикулярно неподвижному контакту, дополнительным регистратором, дополнительной измерительной цепью, связывающей неподвижный контакт с прямолинейным токопроводящим элементом и дополнительным регистратором, при этом корпус закреплен на основании, а гибкая лента выполнена с возможностью закрепления на объекте. Недостатком датчика для измерения деформации является чувствительность к электромагнитным помехам и наличие токопроводящих элементов, в результате чего невозможно проводить измерения в области действия высокого напряжения. Так же недостатком являются массогабаритные параметры, не позволяющие проводить локальные измерения. Удаленность размещения датчика от регистратора напрямую влияет на точность измерения.
Известен датчик деформации (US 2007193362 А1), содержащий преобразователь деформации в виде пластины, с внедренным оптоволокном с записанной волоконной решеткой Брэгга (далее ВБР). Принцип работы датчика основан на смещении и отраженной резонансной длины волны ВБР, в зависимости от внешнего воздействия на пластину. Недостатком датчика являются: ограниченный диапазон измерений, отсутствие температурной компенсации датчика, влияющей на точность измерений.
Наиболее близким аналогом является волоконно-оптический датчик деформации (RU 77420 U1), содержащий из упруго-деформируемого элемента (далее УДЭ), с внедренными двумя волоконными решетками показателя преломления (ВБР), и подвижной штанги, преобразующей перемещение в изгибную деформацию УДЭ. Принцип работы датчика состоит в следующем: перемещение подвижной штанги вызывает изгибную деформацию УДЭ, что в свою очередь вызывает деформацию ВБР и соответственно смещению резонансных длин волн ВБР. По известным функциональным зависимостям между изменениями положений длин волн ВБР и деформации УДЭ определяется фактическое перемещение. Недостатками датчика являются: ограниченный диапазон измерений датчика.
С помощью заявленного изобретения решается техническая задача повышения точности измерения, уменьшения влияния внешних воздействий на точность измерения.
Поставленная задача решается тем, что волоконно-оптический датчик деформации (далее - ВОДД), состоит из чувствительного элемента, механических крепежных элементов и корпуса датчика; при этом чувствительный элемент представляет собой балку равного момента с внедренным в нее оптическим световодом, содержащим две волоконных брэгговских решетки (далее - ВБР), чувствительный элемент жестко закреплен на одном из крепежных элементов, крепежные элементы расположены соосно внутри корпуса и являются элементами приложения нагрузки растяжения/сжатия.
В частности, ВБР могут быть расположены симметрично относительно центра толщины балки.
В частности, балка равного момента может быть выполнена из композиционного материала.
В частности, балка равного момента может быть выполнена из металла.
В частности, оптический световод может располагаться на поверхности балки равного момента.
В частности, оптический световод может быть покрыт полиимидом.
В частности, оптический световод может быть покрыт акрилатом.
В частности, оптический световод может быть покрыт металлом.
Заявляемое изобретение поясняется рисунками, где на Фиг. 1 приведена схема ВОДД, на Фиг. 2 приведена схема чувствительного элемента датчика.
ВОДД (фиг. 1) состоит из чувствительного элемента (1), механических крепежных элементов (2 и 3), корпуса датчика (4); при этом чувствительный элемент (1) жестко закреплен на крепежном элементе (3), крепежные элементы (2) и (3) располагаются соосно внутри корпуса датчика (4) и являются элементами приложения нагрузки растяжения/сжатия, крепежный элемент (2) выполнен таким образом, что чувствительный элемент (1) жестко в нем закреплен.
Чувствительный элемент (фиг. 2) состоит из балки равного момента (5), в которую внедрен оптический световод (6), содержащий две ВБР (7), которые располагаются симметрично, относительно центра толщины балки (8).
Технический результат, получаемый в предлагаемом ВОДД, достигается тем, что измерение деформации осуществляется методом регистрации спектрального сдвига ВБР, путем перераспределения боковой нагрузки на чувствительный элемент в осевую нагрузку волоконных брэгговских решеток. Благодаря расположению ВБР и конструкции чувствительного элемента, при деформационном воздействии достигается одновременное симметричное осевое сжатие одной ВБР и растяжение другой. Такая конструкция позволяет проводить отстройку от температурного влияния на ВОДД, что повышает его точность и надежность. При установке ВОДД на испытуемый объект, его зафиксированное положение принимается за нулевое недеформированное состояние. Метод является простым в исполнении - процесс записи ВБР в волоконном световоде технологичен и может быть легко автоматизирован. Датчик обладает высокой надежностью, в реализуемом методе достигается практически полное отсутствие внешних воздействий на точность измерения, благодаря спектральному методу измерения, в отличие от широко распространенных амплитудных методов.
Claims (8)
1. Волоконно-оптический датчик деформации, состоящий из чувствительного элемента, механических крепежных элементов и корпуса датчика; при этом чувствительный элемент представляет собой балку равного с внедренным в нее оптическим световодом, содержащим две волоконных брэгговских решетки, чувствительный элемент жестко закреплен на одном из крепежных элементов, крепежные элементы расположены соосно внутри корпуса и являются элементами приложения нагрузки растяжения/сжатия.
2. Волоконно-оптический датчик деформации по п. 1, отличающийся тем, что волоконные брэгговские решетки расположены симметрично относительно центра толщины балки.
3. Волоконно-оптический датчик деформации по п. 1, отличающийся тем, что балка равного момента выполнена из композиционного материала.
4. Волоконно-оптический датчик деформации по п. 1, отличающийся тем, что балка равного момента выполнена из металла.
5. Волоконно-оптический датчик деформации по п. 1, отличающийся тем, что оптический световод располагается на поверхности балки равного момента.
6. Волоконно-оптический датчик деформации по п. 1, отличающийся тем, что оптический световод покрыт полиимидом.
7. Волоконно-оптический датчик деформации по п. 1, отличающийся тем, что оптический световод покрыт акрилатом.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015109460/28U RU163305U1 (ru) | 2015-03-18 | 2015-03-18 | Волоконно-оптический датчик деформации (продольного растяжения/сжатия) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015109460/28U RU163305U1 (ru) | 2015-03-18 | 2015-03-18 | Волоконно-оптический датчик деформации (продольного растяжения/сжатия) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU163305U1 true RU163305U1 (ru) | 2016-07-10 |
Family
ID=56370505
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015109460/28U RU163305U1 (ru) | 2015-03-18 | 2015-03-18 | Волоконно-оптический датчик деформации (продольного растяжения/сжатия) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU163305U1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108627289A (zh) * | 2018-06-07 | 2018-10-09 | 广西大学 | 一种高灵敏度测力环传感器 |
RU195098U1 (ru) * | 2019-10-15 | 2020-01-15 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") | Волоконно-оптический преобразователь деформации |
RU2723921C1 (ru) * | 2019-11-11 | 2020-06-18 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Способ измерения деформаций |
-
2015
- 2015-03-18 RU RU2015109460/28U patent/RU163305U1/ru active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108627289A (zh) * | 2018-06-07 | 2018-10-09 | 广西大学 | 一种高灵敏度测力环传感器 |
RU195098U1 (ru) * | 2019-10-15 | 2020-01-15 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") | Волоконно-оптический преобразователь деформации |
RU2723921C1 (ru) * | 2019-11-11 | 2020-06-18 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Способ измерения деформаций |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
De Oliveira et al. | Health monitoring of composite structures by embedded FBG and interferometric Fabry–Pérot sensors | |
US10620018B2 (en) | Method for measuring the displacement profile of buildings and sensor therefor | |
CN108895978A (zh) | 一种基于裸光纤的光纤传感器应变灵敏度标定方法 | |
CN109196394A (zh) | 利用光纤光栅传感器的位移检测装置及其灵敏度、耐久性的调节方法 | |
RU163305U1 (ru) | Волоконно-оптический датчик деформации (продольного растяжения/сжатия) | |
CN113074760B (zh) | 一种微应变光纤光栅传感器、应力测量系统及其工作方法 | |
CN110530548B (zh) | 一种测量压力和温度双参数的光纤光栅检测方法与装置 | |
JP2005147900A (ja) | Ofdr方式の歪連続分布計測装置 | |
WO2017150476A1 (ja) | 光ファイバセンサ | |
Guru Prasad et al. | Fiber Bragg grating sensor package for submicron level displacement measurements | |
Schukar et al. | Magnetic field detection with an advanced FBG-based sensor device | |
Vallan et al. | Static characterization of curvature sensors based on plastic optical fibers | |
Ren et al. | Development of tube-packaged FBG strain sensor and application in the vibration experiment of submarine pipeline model | |
JP2019219336A (ja) | 変位計 | |
Zhang et al. | Experimental investigation on optical spectral deformation of embedded FBG sensors | |
JP2019109057A (ja) | 光ファイバセンサ | |
ATE448467T1 (de) | Extensometer mit einem flexiblen messelement und bragggittern | |
Ma et al. | Investigation of the transient behavior of a cantilever using a point-wise fiber Bragg grating displacement sensor system | |
Enciu et al. | Strain measurements using fiber Bragg grating sensors in structural health monitoring | |
CN105627940A (zh) | 一种基于光纤光栅传感器的土体内部变形的测量方法 | |
US11668889B2 (en) | System for applying pre-strain to an optical sensor | |
Schneebeli et al. | Experimental Analysis of Fatigue Influence on Diaphragm-Embedded Fiber Bragg Grating Sensors | |
RU154472U1 (ru) | Измерительный функциональный модуль деформации | |
Aizzuddin et al. | Development of Fibre Bragg grating (FBG) dynamic pressure transducer with diminutive voltage inconsistency | |
Lin et al. | Piezo-Optical Active Sensing With PWAS And FBG Sensors For Structural Health Monitoring |