一种光纤光栅位移传感器.pdf

本发明公开了一种光纤光栅位移传感器，包括壳体、光纤光栅、等强度梁和测量探杆，测量探杆的一端伸入壳体内，壳体内设置有楔块、连接杆和垫块，测量探杆与楔块固定连接，楔块上设置有腔体，连接杆的长度大于腔体的长度，连接杆的一端固定连接在壳体上、另一端伸入腔体内，连接杆上设置有孔径大于腔体的宽度的拉伸弹簧，等强度梁的一端固定连接在垫块上、另一端连接有支杆，支杆的一端顶接在楔块的斜面上，光纤光栅对称粘贴在等强度梁的上下表面上，光纤光栅上连接有尾纤，尾纤的一端伸出壳体外，特点是利用光纤光栅进行位移检测，不受电磁场干扰，耐久性好，测量精度高；光纤光栅对称粘贴在等强度梁的上下表面上，消除了温度变化带来的测量误差。

1、  一种光纤光栅位移传感器，该传感器包括壳体、光纤光栅、等强度梁和测量探杆，所述的测量探杆的一端穿过设置在所述的壳体上的通孔伸入所述的壳体内，其特征在于所述的壳体内设置有楔块、连接杆和垫块，所述的测量探杆的位于所述的壳体内的一端与所述的楔块固定连接，所述的楔块上沿所述的测量探杆的轴向设置有具有开口的腔体，所述的连接杆的长度大于所述的腔体的长度，所述的连接杆的一端固定连接在所述的壳体上，所述的连接杆的另一端伸入所述的腔体内，所述的连接杆上设置有拉伸弹簧，所述的拉伸弹簧的孔径大于所述的腔体的宽度，所述的等强度梁的一端固定连接在所述的垫块上，所述的等强度梁的另一端连接有支杆，所述的支杆的一端顶接在所述的楔块的斜面上，所述的光纤光栅对称粘贴在所述的等强度梁的上下表面上，所述的光纤光栅上连接有尾纤，所述的尾纤的一端粘贴在所述的等强度梁的表面上，所述的尾纤的另一端伸出壳体外。

2、  根据权利要求1所述的一种光纤光栅位移传感器，其特征在于所述的等强度梁的一端通过螺丝与所述的垫块固定连接。

3、  根据权利要求1所述的一种光纤光栅位移传感器，其特征在于所述的测量探杆的一端通过螺纹与所述的楔块固定连接。

4、  根据权利要求1所述的一种光纤光栅位移传感器，其特征在于所述的连接杆的一端通过螺纹与所述的壳体固定连接。

一种光纤光栅位移传感器
技术领域
本发明涉及一种检测传感器，尤其是涉及一种光纤光栅位移传感器。
背景技术
在土木工程中，结构健康监测(SHM)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、位移、应变、加速度等)。位移检测可采用位移传感器(用来测量工程结构变形的一种传感器)，它能给结构健康监测提供必要的数据。传统的位移传感器是电阻应变片式的，这种位移传感器耐久性较差、易受强电磁场干扰、信息量有限，长期应变测试的结果会严重失真，不能满足土木工程结构长期健康监测的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种耐久性能良好、测量精确度高，且结构简单、不受电磁场干扰的光纤光栅位移传感器。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种光纤光栅位移传感器，该传感器包括壳体、光纤光栅、等强度梁和测量探杆，所述的测量探杆的一端穿过设置在所述的壳体上的通孔伸入所述的壳体内，所述的壳体内设置有楔块、连接杆和垫块，所述的测量探杆的位于所述的壳体内的一端与所述的楔块固定连接，所述的楔块上沿所述的测量探杆的轴向设置有具有开口的腔体，所述的连接杆的长度大于所述的腔体的长度，所述的连接杆的一端固定连接在所述的壳体上，所述的连接杆的另一端伸入所述的腔体内，所述的连接杆上设置有拉伸弹簧，所述的拉伸弹簧的孔径大于所述的腔体的宽度，所述的等强度梁的一端固定连接在所述的垫块上，所述的等强度梁的另一端连接有支杆，所述的支杆的一端顶接在所述的楔块的斜面上，所述的光纤光栅对称粘贴在所述的等强度梁的上下表面上，所述的光纤光栅上连接有尾纤，所述的尾纤的一端粘贴在所述的等强度梁的表面上，所述的尾纤的另一端伸出壳体外。
所述的等强度梁的一端通过螺丝与所述的垫块固定连接。
所述的测量探杆的一端通过螺纹与所述的楔块固定连接。
所述的连接杆的一端通过螺纹与所述的壳体固定连接。
与现有技术相比，本发明的优点在于利用光纤光栅进行位移检测，光纤光栅是一种性能优良的应变传感元件，其抗干扰能力强，不受电磁场干扰，也不影响外界电磁场，电绝缘性能好，耐久性好，测量灵敏度高、测量精度高，可实现点测量和分布式测量；光纤光栅对称粘贴在等强度梁的上下表面上，有效地消除了由温度变化带来的测量误差；此外，本发明结构简单、防爆性良好，不受电磁场干扰，可广泛应用于土木工程、石油化工等恶劣工作环境的位移检测中。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图所示，一种光纤光栅位移传感器，该传感器包括壳体1、光纤光栅2、等强度梁3和测量探杆4，测量探杆4的一端穿过设置在壳体1上的通孔11伸入壳体1内，所述的壳体1内设置有楔块5、连接杆6和垫块7，测量探杆4的位于壳体1内的一端通过螺纹与楔块5固定连接，楔块5上沿测量探杆4的轴向设置有具有开口的腔体51，连接杆6的长度大于腔体51的长度，连接杆6的宽度略小于腔体51的宽度，连接杆6的一端通过螺纹固定连接在壳体1上，连接杆6的另一端伸入腔体51内，连接杆6上设置有拉伸弹簧8，拉伸弹簧8的孔径大于腔体51的宽度，等强度梁3的一端通过螺丝固定连接在垫块7上，等强度梁3的另一端连接有支杆9，支杆9的一端顶接在楔块5的斜面上；光纤光栅2对称粘贴在等强度梁3的上下表面上，可以消除温度变化带来的测量误差；光纤光栅2上连接有尾纤21，尾纤21的一端粘贴在等强度梁3的表面上，尾纤21的另一端伸出壳体1外。
本发明的工作原理为：当测量探杆4感知外部的某个位移而受压时，测量探杆4推动楔块5前进，而设置在连接杆6上的拉伸弹簧8受压压缩，连接杆6不断伸入腔体51内，顶接在楔块5的斜面上的支杆9在斜面上相对往高处移动，此时，支杆9对等强度梁3施加位移使等强度梁3产生弯曲而变形，这样对称粘贴在等强度梁3的上下表面的光纤光栅2就会和等强度梁3的表面产生协同变形，使得光纤光栅2的中心波长由于应变而产生一定的偏移，通过分析可以得出光纤光栅2的中心波长与位移之间的关系，从而实现对位移的检测。