一种可测量二维倾角且温度不敏感的光纤测斜仪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种可测量二维倾角且温度不敏感的光纤测斜仪。现有光纤测斜仪存在不能同时测量二维倾斜角的变化，难以克服温度波动对测量结果干扰等问题。本实用新型专利技术包括基座、顶盖、支撑杆、摆锤臂、球体荷载、光纤光栅1、光纤光栅2，光纤光栅1和光纤光栅2部分固定于摆锤臂上，部分处于自由状态。本实用新型专利技术达到了同时测量两个维度倾斜角变化的目的，同时消除了温度波动对测量结果的影响，极大地降低了产品的制造成本，提高了产品的测量精度。提高了产品的测量精度。提高了产品的测量精度。

【技术实现步骤摘要】
一种可测量二维倾角且温度不敏感的光纤测斜仪


[0001]本技术属于光纤传感
，具体涉及一种可测量二维倾角且温度不敏感的光纤测斜仪。

技术介绍

[0002]测斜仪又称为倾角传感器、水平仪、倾角计，是测量物体倾斜角度变化大小及方向的测量仪器。测斜仪在结构安全监测中起着至关重要的作用，被广泛应用于多个工程领域，如大型桥梁倾斜的监测、大坝滑坡监测、输电通信铁塔倾斜监测、边坡沉降监测中。相对于传统的电子式倾角传感设备，光纤作为传感元件具有抗电磁干扰、灵敏度高、体积小、重量轻、易于集成以及可复用等优势，近年来其产业与科研得到了飞速发展，也广受科研工作者的青睐。
[0003]现有的依据光纤传感原理研制的测斜仪往往存在诸多不足，例如不能同时测量二维倾斜角的变化、难以克服温度波动对测量结果干扰、成本高、难以组装等。

技术实现思路

[0004]为了弥补现有技术的不足，本技术提供一种可测量二维倾角且温度不敏感的光纤测斜仪，可同时测量二维倾斜角的变化，并且消除了温度波动对测量结果的影响。
[0005]为了达到上述目的，本技术所采用的技术方案为：
[0006]一种可测量二维倾角且温度不敏感的光纤测斜仪，包括基座和顶盖，所述基座和所述顶盖均为方形板状，所述基座和所述顶盖平行；多个支撑杆将所述基座和所述顶盖固定连接，所述支撑杆中心轴线与所述顶盖垂直；摆锤臂外形为圆柱状，设置于所述顶盖下表面中心位置处，所述摆锤臂与所述顶盖固定连接，所述摆锤臂中心轴线与所述顶盖垂直；球体荷载外形为圆球状，与所述摆锤臂同轴固定连接；
[0007]光纤光栅1、光纤光栅2设置于所述摆锤臂表面，所述光纤光栅1、光纤光栅2均为布拉格光纤光栅，沿所述摆锤臂轴向高度相同；
[0008]所述光纤光栅1中心轴线与所述顶盖垂直；所述光纤光栅1包括光纤光栅1固定部和光纤光栅1自由部；所述光纤光栅1固定部与所述摆锤臂固定连接；所述光纤光栅1自由部处于自由状态；
[0009]所述光纤光栅2中心轴线与所述顶盖垂直；所述光纤光栅2包括光纤光栅2固定部和光纤光栅2自由部；所述光纤光栅2固定部与所述摆锤臂固定连接；所述光纤光栅2自由部处于自由状态；
[0010]所述光纤光栅1中心轴线与所述摆锤臂中心轴线构成倾斜角平面一；所述光纤光栅2中心轴线与所述摆锤臂中心轴线构成倾斜角平面二；所述倾斜角平面一与所述倾斜角平面二垂直；
[0011]优选地，所述摆锤臂材质为空心有机玻璃；
[0012]优选地，所述光纤光栅1固定部、光纤光栅2固定部与所述摆锤臂均采用环氧树脂
系胶结剂固定连接。
[0013]本技术的有益效果：
[0014]1)本技术利用光纤传感的原理，在仅仅使用两个光纤光栅的前提下，达到了同时测量两个维度倾斜角变化的目的，极大地降低了产品的制造成本；
[0015]2)本技术中光纤光栅采用部分固定、部分自由的安装方式，消除了温度波动对测量结果的影响，提高了产品的测量精度；
[0016]3)本技术结构简单、安装方便，后期维护维修成本低。
附图说明
[0017]图1为本技术实施例整体结构示意图；
[0018]图2为摆锤臂部分结构示意图；
[0019]图3为本技术在倾斜状态下光纤光栅反射光谱的示意图；
[0020]图4为本技术工作示意图；
[0021]图中，1
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基座、2
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顶盖、3
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支撑杆、4
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摆锤臂、5
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球体荷载、6
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光纤光栅1、601
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光纤光栅1固定部、602
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光纤光栅1自由部、7
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光纤光栅2、701
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光纤光栅2固定部、702
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光纤光栅2自由部、8
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倾斜角平面一、9
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倾斜角平面二、10
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光纤光栅固定部反射峰、11
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光纤光栅自由部反射峰。
具体实施方式
[0022]下面结合具体实施方式对本技术进行详细的说明。
[0023]图1为本技术实施例整体结构示意图。如图1所示，本技术包括基座1、顶盖2、支撑杆3、摆锤臂4、球体荷载5、光纤光栅1、光纤光栅2；
[0024]基座1外形为正方形板状，上表面四角均布有4个深度相同的螺纹孔；顶盖2外形尺寸与基座1相同，四角设置有4个圆形通孔，4个圆形通孔定位尺寸与基座1上4个螺纹孔定位尺寸相同；支撑杆3外形为圆柱状，两端设置有外螺纹，通过螺母将基座1、支撑杆3、顶盖2连接起来，保证支撑杆3中心轴线与顶盖2垂直；
[0025]摆锤臂4外形为圆柱状，采用环氧树脂粘胶将摆锤臂4固定连接于顶盖2下表面中心位置处，摆锤臂4中心轴线与顶盖2垂直；摆锤臂4材质采用空心有机玻璃，有机玻璃杨氏模量小，可提高测量仪的测量精度；
[0026]球体荷载5外形为球状，中心设置有圆形通孔，摆锤臂4另一端设置于球体荷载5内部的圆形通孔内，球体荷载5与摆锤臂4采用环氧树脂粘胶固定连接；
[0027]光纤光栅1选用布拉格光纤光栅，包括光纤光栅1固定部601和光纤光栅1自由部602；光纤光栅1固定部601采用环氧树脂系胶结剂粘结于摆锤臂4表面；光纤光栅1中心轴线与顶盖2垂直；
[0028]光纤光栅2选用布拉格光纤光栅，包括光纤光栅2固定部701和光纤光栅2自由部702；光纤光栅2固定部701采用环氧树脂系胶结剂粘结于摆锤臂4表面；光纤光栅2中心轴线与顶盖2垂直；
[0029]如图2摆锤臂部分结构示意图所示，光纤光栅1、光纤光栅2沿摆锤臂4轴向高度相同；光纤光栅1中心轴线与摆锤臂4中心轴线构成倾斜角平面一8；光纤光栅2中心轴线与摆
锤臂4中心轴线构成倾斜角平面二9；倾斜角平面一8与倾斜角平面二9垂直。
[0030]本技术工作原理如下：
[0031]设定倾斜角平面一为θ倾斜角平面，设定倾斜角平面二为β倾斜角平面；
[0032]当测斜仪沿θ倾斜角方向倾斜时，位于θ倾斜角平面上的光纤光栅1受到球体荷载对摆锤臂引入的轴向拉伸或压缩应变，使光纤光栅1的布拉格中心波长向长波长方向或短波长方向漂移漂移；与此同时，由于沿θ角倾斜时，光纤光栅2所在β倾斜角平面始终处于摆锤臂弯曲的中性轴上，因此光纤光栅2不会受到球体荷载引入的应变，光纤光栅2的布拉格中心波长不会发生漂移；
[0033]每个光纤光栅的固定部与自由部紧密连接，处于同一环境温度下，并且固定部与自由部同属一个光纤光栅，其光栅的制作参数相同，对温度变化的响应也相同；当测斜仪沿θ倾斜角方向倾斜时，光纤光栅1上的光纤光栅1固定部由于受到球体荷载对摆锤臂引入的轴向拉伸或压缩应变，使光纤光栅1的布拉格中心波长向长波长方向或短波长方向漂移漂移；与此同时，光纤光栅1固定部还会受到温本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可测量二维倾角且温度不敏感的光纤测斜仪，其特征在于：包括基座(1)和顶盖(2)，所述基座(1)和所述顶盖(2)均为方形板状，所述基座(1)和所述顶盖(2)平行；多个支撑杆(3)将所述基座(1)和所述顶盖(2)固定连接，所述支撑杆(3)中心轴线与所述顶盖(2)垂直；摆锤臂(4)外形为圆柱状，设置于所述顶盖(2)下表面中心位置处，所述摆锤臂(4)与所述顶盖(2)固定连接，所述摆锤臂(4)中心轴线与所述顶盖(2)垂直；球体荷载(5)外形为圆球状，与所述摆锤臂(4)同轴固定连接；光纤光栅1(6)、光纤光栅2(7)设置于所述摆锤臂(4)表面，所述光纤光栅1(6)、光纤光栅2(7)均为布拉格光纤光栅，沿所述摆锤臂(4)轴向高度相同；所述光纤光栅1(6)中心轴线与所述顶盖(2)垂直；所述光纤光栅1(6)包括光纤光栅1固定部(601)和光纤光栅1自由部(602)；所述光纤光栅1固定部(601)与所述摆锤臂(4...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘卓丹，
申请(专利权)人：中铁第一勘察设计院集团有限公司，
类型：新型
国别省市：