一种光纤光栅位移传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种光纤光栅位移传感器，包括光纤光栅、光纤松套管以及金属外壳体，其在于金属外壳体内的下部适配位置设有带通孔的支杆，水平设置的位移探杆，其一端穿过支杆的通孔，另一端穿过并探出金属外壳体侧壁，设于位移探杆中部，且位于在金属外壳体内的限位块通过螺丝与锰钢梁的一端相连接，该锰钢梁的另一端搭接在楔形块的斜面一端的适配位置上，该楔形块的另一端固定于金属外壳体的侧壁上，两个光纤光栅对称设于所述的锰钢梁适配位置的上下面上。本发明专利技术位移传感器结构简单，体积小，测量精度高、可靠，稳定性好，具有温度自补偿功能，且易于加工制造，灵敏度高、抗电磁干扰、便于测量精度调节，具有较好的经济效益和社会效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种传感器，尤其涉及一种光纤光栅位移传感器，属于光纤传感

技术介绍
众所周知，位移是结构变形和破坏的外在反映，过大的位移不仅影响结构的正常使用，还会引起附加应力降低结构承载能力。位移作为结构损伤监测的基本测量项目，是多种物理量测量的基础(如：压力、应变、加速度、流量等)。传统的位移监测技术主要有电感测量法、电容式测量法、光电测量法以及超声波等测量法，电类监测技术具有易受电磁辐射干扰、稳定性差、不易于工程结构位移长期监测的特点。因此，亟待研发灵敏度高、抗电磁干扰、便于测量精度调节等特点的位移传感器广泛应用于工程结构长期健康监测领域。
技术实现思路
本专利技术就是针对上述问题提出来的，目的就是提供一种结构简单，易于加工制造，性能稳定、可靠、灵敏度高、抗电磁干扰、便于测量精度调节，且造价低廉的一种光纤光栅位移传感器。为了实现上述目的，本专利技术解决技术问题的技术方案是：一种光纤光栅位移传感器，包括光纤光栅、光纤松套管以及矩形的金属外壳体，其在于金属外壳体内的下部适配位置设有带通孔的支杆，水平设置的位移探杆，其一端穿过支杆的通孔，另一端穿过并探出相邻的金属外壳体侧壁，设于位移探杆中部，且位于在金属外壳体内的限位块通过螺丝与锰钢梁的一端相连接，该锰钢梁的另一端搭接在楔形块的斜面一端的适配位置上，该楔形块的另一端固定于金属外壳体的侧壁上，两个光纤光栅对称设于所述的锰钢梁适<br>配位置的上下面上。所述的支杆与限位块之间的位移探杆上还套装弹簧。所述的两个光纤光栅的尾纤上均套装有光纤松套管。由于采用上述结构，使得本专利技术具有下列优点和效果：1.测量精度可以调节。由于本专利技术位移传感器的锰钢梁是使用螺丝固定在限位块的侧面，方便拆卸，因此可以做一些长度宽度相同，不同厚度的锰钢梁，在不同的工程中为了满足不同的精度要求对该位移传感器的锰钢梁进行替换。2.稳定性好，制作成本低。本专利技术位移传感器制作简单，造价低廉。由于本专利技术位移传感器大部分固定方式采用螺丝固定，方便拆卸，随时能够对磨损的部件进行更换，因此稳定性得到了很大地提高。3.适用范围广通过对金属外壳体的改进，实现粘贴，焊接，螺纹连接等不同安装方法，便于施工现场位移传感器的架设，有利于复杂结构位移的测量。本专利技术位移传感器结构简单，体积小，测量精度高、可靠，稳定性好，具有温度自补偿功能，且易于加工制造，灵敏度高、抗电磁干扰、便于测量精度调节，具有较好的经济效益和社会效益。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。图1是本专利技术一种光纤光栅位移传感器主视结构的剖视示意图。图中：楔形块1，锰钢梁2，光纤光栅3，位移探杆4，限位块5，弹簧6，支杆7，尾纤8，金属外壳体9。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行进一步详细说明，但本专利技术的保护范围不受具体的实施例所限制，以权利要求书为准。另外，以不违背本专利技术技术方案的前提下，对本专利技术所作的本领域普通技术人员容易实现的任何改动或改变都将落入本专利技术的权利要求范围之内。实施例1图1所示本专利技术的一种光纤光栅位移传感器，包括：光纤光栅、光纤松套管以及矩形的金属外壳体，其金属外壳体9内的下部适配位置设有带通孔的支杆7，水平设置的位移探杆4，其一端穿过支杆7的通孔，另一端穿过并探出相邻的金属外壳体9侧壁，设于位移探杆4中部，且位于在金属外壳体9内的限位块5通过螺丝与锰钢梁2的一端相连接，该锰钢梁2的另一端搭接在楔形块1的斜面一端的适配位置上，该楔形块1的另一端固定于金属外壳体9的侧壁上，两个光纤光栅3对称设于所述的锰钢梁2适配位置的上下面上，该两个光纤光栅3的尾纤8穿过金属外壳体9的预留孔，两个光纤光栅3的尾纤8上均套装有光纤松套管，所述的预留孔位于金属外壳体9的上下两侧的中部适配位置。所述的支杆7与限位块5之间的位移探杆4上套装弹簧6。本专利技术的一种光纤光栅位移传感器的工作原理如下：楔形块倾斜的角度为α，则探杆位移x与锰钢梁端部挠度δ的关系为：x＝tanα·δ(1)对于锰钢梁：σmax=MxWZ=6Flbh2---(2)]]>δ=Fl33EI---(3)]]>σmax＝E·ε(4)其中σmax是锰钢梁与探杆连接处的最大应力，δ为锰钢梁端部的最大挠度，F为锰钢梁端部与楔形块接触处垂直于锰钢梁方向的合力，l为锰钢梁的有效工作长度，b为锰钢梁的截面宽度，h为锰钢梁的厚度，E为锰钢梁的弹性模量，I为锰钢梁的截面惯性矩，ε为锰钢梁表面粘贴光纤光栅处的应变。由(1)—(4)可以得到：x=2·tanα·l2·ϵ3h---(5)]]>由光纤光栅原理可知光纤光栅位移计的两个光栅的表达式如下：ΔλB1λB1=Kϵ1·ϵ1+Kt1·Δt1---(6)]]>ΔλB2λB2=Kϵ2·ϵ2+Kt2·Δt2---(7)]]>其中Kε＝1-Pe，α基体为锰钢梁的热膨胀系数，为掺锗光纤的光热系数，Pe为光纤光栅的有效弹光系数，Δt为环境温度变化量。因为Δt1＝Δt2，ε1＝ε2＝-ε，则(6)式减去(7)式，可以得出：ΔλB1λB1-ΔλB2λB2=(Kϵ1+Kϵ2)·ϵ+(Kt1+Kt2)·Δt---(8)]]>当选用同一批次生产的光纤光栅时，它们的传感特性一致，即则式(8)可以转换为：ΔλB1λB1-ΔλB2λB2=2·(1-Pe)·ϵ---(9)]]>由式(5)和(9)可以得出：x=tanα·l23h·(1-Pe)·(ΔλB1λB1-ΔλB2λB2)---(10)]]>令则可以得出：x=k·(Δλ本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤光栅位移传感器，包括：光纤光栅、光纤松套管以及矩形的金属外壳体，其特征在于：金属外壳体(9)内的下部适配位置设有带通孔的支杆(7)，水平设置的位移探杆(4)，其一端穿过支杆(7)的通孔，另一端穿过并探出相邻的金属外壳体(9)侧壁，设于位移探杆(4)中部，且位于在金属外壳体(9)内的限位块(5)通过螺丝与锰钢梁(2)的一端相连接，该锰钢梁(2)的另一端搭接在楔形块(1)的斜面一端的适配位置上，该楔形块(1)的另一端固定于金属外壳体(9)的侧壁上，两个光纤光栅(3)对称设于所述的锰钢梁(2)适配位置的上下面上。

【技术特征摘要】
1.一种光纤光栅位移传感器，包括：光纤光栅、光纤松套管以及矩形的
金属外壳体，其特征在于：金属外壳体(9)内的下部适配位置设有带通孔的
支杆(7)，水平设置的位移探杆(4)，其一端穿过支杆(7)的通孔，另一端
穿过并探出相邻的金属外壳体(9)侧壁，设于位移探杆(4)中部，且位于在
金属外壳体(9)内的限位块(5)通过螺丝与锰钢梁(2)的一端相连接，该
锰钢梁(2)的另一端搭接在楔形块(1)的斜面一端的...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙丽，苏中新，刘海成，
申请(专利权)人：沈阳建筑大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21