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一種基于彈簧和等強(qiáng)度梁的光纖光柵位移計(jì)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于彈簧和等強(qiáng)度梁的光纖光柵位移計(jì)。所述光纖光柵位移計(jì)的等強(qiáng)度梁尾端通過(guò)等強(qiáng)度梁固定底座固定于殼體，粘貼于等強(qiáng)度梁正反兩面的光纖光柵經(jīng)殼體后引入鎧裝光纜，通過(guò)光纜密封接口將鎧裝光纜固定于殼體，保護(hù)光纖；等強(qiáng)度梁受力端與內(nèi)鋼絲繩一端連接，內(nèi)鋼絲繩另一端與位移彈簧連接，位移彈簧與外鋼絲繩連接，外鋼絲繩上有限位裝置，由固定于殼體的拉線管引出。本發(fā)明具有精度高、穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】
一種基于彈簧和等強(qiáng)度梁的光纖光柵位移計(jì)

【技術(shù)領(lǐng)域】
:
[0001]本發(fā)明屬于光纖傳感領(lǐng)域，涉及一種光纖光柵位移計(jì)。
技術(shù)背景
[0002]在土木工程、邊坡等工程領(lǐng)域，結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)對(duì)于工程的長(zhǎng)期運(yùn)行具有至關(guān)重要的意義，目前，建筑結(jié)構(gòu)的位移變形常采用的量具是電子式傳感器，由于電子傳感器自身存在抗雷擊性能差、抗電磁干擾性能差、測(cè)量距離較近的缺陷，故造成了可靠性差、測(cè)量范圍小、測(cè)量精度不高的問(wèn)題。
[0003]1978年K.0.Hill等人首先在摻鍺光纖中采用駐波寫(xiě)入法制成第一只光纖光柵，經(jīng)過(guò)三十多年來(lái)的發(fā)展，在光纖通信、光纖傳感等領(lǐng)域均有廣闊的應(yīng)用。而現(xiàn)有的一些光纖光柵傳感器往往重復(fù)性差，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利用產(chǎn)品應(yīng)用。
[0004]國(guó)內(nèi)有寧波杉工結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)與控制工程中心有限公司[專利申請(qǐng)?zhí)?00810061898.8]等做了相關(guān)的探索，該專利方案機(jī)械連接較多，力的轉(zhuǎn)化復(fù)雜，摩擦大，導(dǎo)致但是根據(jù)該專利設(shè)計(jì)的產(chǎn)品有一定的局限性，測(cè)量的重復(fù)性低，測(cè)量精度很難達(dá)到實(shí)際的需求。
[0005]為解決光纖光柵位移計(jì)精度低缺點(diǎn)，本發(fā)明采用彈簧和等強(qiáng)度梁結(jié)合的方法，將位移引起的力加載于等強(qiáng)度梁，無(wú)需過(guò)多轉(zhuǎn)化，大大提升位移計(jì)的測(cè)量精度，實(shí)現(xiàn)了 0.1%FS的測(cè)量精度，0.025% FS的測(cè)量分辨率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明目的就是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中光纖光柵位移計(jì)測(cè)量精度低的問(wèn)題，提供了一種穩(wěn)定而準(zhǔn)確的光纖光柵位移計(jì)。
[0007]本發(fā)明為解決技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案:所述的光纖光柵位移計(jì)包括刻有兩個(gè)光纖光柵的光纖、殼體、等強(qiáng)度梁及等強(qiáng)度梁固定底座、等強(qiáng)度梁固定螺絲、位移彈簧、拉線管、拉線管固定螺帽、限位裝置、內(nèi)鋼絲繩、外鋼絲繩、光纜、光纜密封接口等部分組成。等強(qiáng)度梁尾端通過(guò)等強(qiáng)度梁固定底座固定于殼體，粘貼于等強(qiáng)度梁正反兩面的光纖光柵經(jīng)殼體后引入鎧裝光纜，通過(guò)光纜密封接口將鎧裝光纜固定于殼體，保護(hù)光纖；等強(qiáng)度梁受力端與內(nèi)鋼絲繩一端連接，內(nèi)鋼絲繩另一端與位移彈簧連接，位移彈簧與外鋼絲繩連接，外鋼絲繩上有限位裝置，由固定于殼體的拉線管引出。
[0008]進(jìn)一步地，內(nèi)鋼絲繩一端有凸起，凸起尺寸大于等強(qiáng)度梁受力端通孔。
[0009]進(jìn)一步地，內(nèi)鋼絲繩一端的凸起可以使壓接在內(nèi)鋼絲繩上的鋁扣。
[0010]進(jìn)一步地，等強(qiáng)度梁受力端與內(nèi)鋼絲繩一端的凸起之間有中空鋼球，中空鋼球串在內(nèi)鋼絲繩上，等強(qiáng)度梁受力時(shí)，中空鋼球一部分嵌入到等強(qiáng)度梁的受力端的通孔內(nèi)，受力時(shí)中空鋼球發(fā)生旋轉(zhuǎn)，因而不改變等強(qiáng)度梁的受力方向，大大有利于提高精度。
[0011]進(jìn)一步地，殼體可以通過(guò)膠粘、焊接或螺紋固定的方式固定于待測(cè)物。
[0012]進(jìn)一步地，等強(qiáng)度梁兩端的中軸線上有光纖粗細(xì)的凹槽，具有定位光纖光柵的作用，確保光纖光柵粘在等強(qiáng)度梁中軸線上。
[0013]該發(fā)明的工作原理為:當(dāng)位移發(fā)生時(shí)，引起彈簧長(zhǎng)度改變，從而引起等強(qiáng)度梁的拉力增大或減小，等強(qiáng)度梁撓度改變，導(dǎo)致粘貼與等強(qiáng)度梁正反兩面的光纖光柵波長(zhǎng)漂移，可通過(guò)波長(zhǎng)變化量反求位移該變量，若將兩個(gè)光柵波長(zhǎng)變化量相減，即實(shí)現(xiàn)了傳感器的靈敏度加倍，又實(shí)現(xiàn)了溫度自補(bǔ)償。
[0014]本發(fā)明所具有的有益效果為:
[0015]1、光纖光柵雙面粘貼于懸臂梁上下兩面，實(shí)現(xiàn)溫度自補(bǔ)償；
[0016]2、等強(qiáng)度梁中軸線上有光纖粗細(xì)的凹槽，確保光纖光柵粘在等強(qiáng)度梁中軸線上，有利于制作；
[0017]3、所述的中空鋼球，可以在等強(qiáng)度梁的通孔內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，使等強(qiáng)度梁彎曲時(shí)，受力方向不變，有利于提聞精度。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，101:殼體；102:外鋼絲繩；103:拉線管；104:限位裝置，105:位移彈簧；106、117:拉線管固定螺帽；107:位移計(jì)固定孔108:等強(qiáng)度梁固定底座；109:等強(qiáng)度梁固定螺絲，110:光纜密封接口 ；111:光纜；112:內(nèi)鋼絲繩；113、114:光纖光柵；115:等強(qiáng)度梁；116:內(nèi)鋼絲繩一端凸起。
[0019]圖2為本發(fā)明的等強(qiáng)度梁示意圖，圖2中202:等強(qiáng)度梁固定孔；203:等強(qiáng)度梁中軸線上的凹槽；204:等強(qiáng)度梁受力端通孔；205:光纖。
[0020]圖3為本發(fā)明圖等強(qiáng)度梁受力端與內(nèi)鋼絲繩連接圖，圖中301:中空鋼球。
具體實(shí)施方案
[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步描述，但它們并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定，僅作舉例，使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)變得更加清楚和容易理解。
[0022]如圖1、圖2和圖3所示，利用等強(qiáng)度梁固定螺絲109將等強(qiáng)度梁115尾端通過(guò)等強(qiáng)度梁固定底座108固定于殼體101，粘貼于等強(qiáng)度梁115正反兩面的光纖光柵113和114經(jīng)殼體101后引入鎧裝光纜111，鎧裝光纜111由光纜密封接口 110固定于殼體101，保護(hù)光纖205 ;等強(qiáng)度梁115受力端與內(nèi)鋼絲繩112 —端連接，鋼絲繩112 —端有凸起116，等強(qiáng)度梁115利凸起116之間有中空鋼球301，內(nèi)鋼絲繩112另一端與位移彈簧105連接，位移彈簧105與外鋼絲繩102連接，外鋼絲繩102有限位裝置104，經(jīng)由螺帽106和117固定于殼體101的拉線管103引出。
[0023]進(jìn)一步地，通過(guò)孔107將殼體固定于待測(cè)物。
[0024]進(jìn)一步地，等強(qiáng)度梁115中軸線上有光纖粗細(xì)的凹槽203，確保光纖光柵粘在等強(qiáng)度梁中軸線上。
[0025]按本實(shí)施例制作的光纖光柵位移計(jì)的量程為50mm的位移計(jì)，分辨率為0.0lmm,精度達(dá) 0.05mm。
[0026]以上所述僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍為ο *τ1 I
【權(quán)利要求】
1.一種基于彈簧和等強(qiáng)度梁的光纖光柵位移計(jì)，其特征在于:所述的光纖光柵位移計(jì)包括刻有兩個(gè)光纖光柵的光纖、殼體、等強(qiáng)度梁及等強(qiáng)度梁固定底座、等強(qiáng)度梁固定螺絲、位移彈簧、拉線管、拉線管固定螺帽、限位裝置、內(nèi)鋼絲繩、外鋼絲繩、光纜、光纜密封接口等部分組成；等強(qiáng)度梁尾端通過(guò)等強(qiáng)度梁固定底座固定于殼體，粘貼于等強(qiáng)度梁正反兩面的光纖光柵經(jīng)殼體后引入鎧裝光纜，通過(guò)光纜密封接口將鎧裝光纜固定于殼體，保護(hù)光纖；等強(qiáng)度梁受力端與內(nèi)鋼絲繩一端連接，內(nèi)鋼絲繩另一端與位移彈簧連接，位移彈簧與外鋼絲繩連接，外鋼絲繩上有限位裝置，由固定于殼體的拉線管引出。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于彈簧和等強(qiáng)度梁的光纖光柵位移計(jì)，其特征是內(nèi)鋼絲繩一端有尺寸大于等強(qiáng)度梁受力端通孔的凸起。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于彈簧和等強(qiáng)度梁的光纖光柵位移計(jì)，其特征是等強(qiáng)度梁受力端與內(nèi)鋼絲繩一端的凸起之間有中空鋼球，受力時(shí)中空鋼球發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，不改變等強(qiáng)度梁的受力方向，有利于提高測(cè)量精度。
4.如權(quán)利要求1所述的一種基于彈簧和等強(qiáng)度梁的光纖光柵位移計(jì)，其特征是等強(qiáng)度梁兩端的中軸線上有光纖粗細(xì)的凹槽，具有定位光纖光柵的作用，確保光纖光柵粘在等強(qiáng)度梁中軸線上。
【文檔編號(hào)】G01B11/02GK104197843SQ201410477772
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月16日
【發(fā)明者】陳慶根, 王云鵬 申請(qǐng)人:杭州玨光物聯(lián)網(wǎng)科技有限公司