一種光纖應(yīng)變傳感結(jié)構(gòu)體的制作方法
【專利摘要】一種光纖應(yīng)變傳感結(jié)構(gòu)體，由光纖固定桿-A、彈性梁、光纖光柵和光纖固定桿-B構(gòu)成，其中，彈性梁由裝配螺紋桿-A、圓環(huán)鏈狀結(jié)構(gòu)體、中心孔、裝配螺紋桿-B四部分組成。光纖固定桿-A和光纖固定桿-B分別與彈性梁機(jī)械連接，而光纖光柵兩端的尾纖分別固定在光纖固定桿-A和光纖固定桿-B上，并處于張緊狀態(tài)。這樣，待測(cè)應(yīng)變發(fā)生變化時(shí)，即裝配螺紋桿-A和裝配螺紋桿-B之間發(fā)生相對(duì)微位移時(shí)，使光纖光柵受到拉伸或者壓縮，從而引起光纖光柵的中心反射波長的移動(dòng)，通過探測(cè)光纖光柵的中心反射波長的移動(dòng)量，即可計(jì)算得到待測(cè)應(yīng)變的變化信息。本發(fā)明通過對(duì)彈性梁采用一種圓環(huán)鏈狀結(jié)構(gòu)體，使傳感器的剛度可調(diào)節(jié)，使其在應(yīng)變測(cè)量領(lǐng)域中的應(yīng)用更為廣泛。
【專利說明】一種光纖應(yīng)變傳感結(jié)構(gòu)體
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及土木工程領(lǐng)域和光纖傳感【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種基于圓環(huán)鏈狀的光纖應(yīng)變傳感結(jié)構(gòu)體。
【背景技術(shù)】:
[0002]由于光纖光柵具有抗電磁干擾、抗腐蝕、抗雷擊、波長直接絕對(duì)編碼、不受光功率波動(dòng)影響、長期可靠性和穩(wěn)定性好、具有波分復(fù)用能力以及能在易燃易爆環(huán)境中應(yīng)用等諸多優(yōu)點(diǎn)，所以光纖光柵應(yīng)變傳感技術(shù)的應(yīng)用研究受到了科研工作者和工程技術(shù)人員的極大關(guān)注，并已經(jīng)成功研制出了多種光纖光柵應(yīng)變傳感器。
[0003]然而，遺憾的是有些光纖光柵應(yīng)變傳感器的應(yīng)用場(chǎng)合受到很大的局限，例如:有的可以應(yīng)用在鋼結(jié)構(gòu)或者混凝土表面進(jìn)行應(yīng)變測(cè)量，卻不能埋入到混凝土內(nèi)部進(jìn)行應(yīng)變測(cè)量；而有的可以在混凝土內(nèi)部進(jìn)行應(yīng)變測(cè)量，卻因彈性體剛度較大而不能應(yīng)用在剛度較小的結(jié)構(gòu)體(例如:浙青)內(nèi)部進(jìn)行應(yīng)變測(cè)量。

【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0004]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種新穎的、基于圓環(huán)鏈狀彈性梁結(jié)構(gòu)的、剛度可調(diào)節(jié)的光纖應(yīng)變傳感結(jié)構(gòu)體，來解決現(xiàn)有技術(shù)中光纖光柵應(yīng)變傳感器應(yīng)用場(chǎng)合不夠廣泛的技術(shù)問題。
[0005]本發(fā)明所述的這種光纖應(yīng)變傳感結(jié)構(gòu)體，由一個(gè)光纖固定桿-A、一個(gè)彈性梁、一個(gè)光纖光柵和一個(gè)光纖固定桿-B構(gòu)成。其中，所述的彈性梁是利用現(xiàn)有機(jī)械加工技術(shù)加工而成的一種圓環(huán)鏈狀彈性結(jié)構(gòu)體，由數(shù)目大于等于I的圓環(huán)狀結(jié)構(gòu)依次連接一起，包括裝配螺紋桿-A、圓環(huán)鏈狀結(jié)構(gòu)體、中心孔、裝配螺紋桿-B四部分組成。所述的光纖固定桿-A和所述的光纖固定桿-B與所述的彈性梁可以通過螺紋進(jìn)行機(jī)械連接，也可以通過電焊接、氬弧焊接、激光焊接等現(xiàn)有技術(shù)焊接在一起；所述的光纖光柵兩端的尾纖分別固定在所述的光纖固定桿-A和所述的光纖固定桿-B上，所述的光纖光柵固定時(shí)處于張緊狀態(tài)，其預(yù)拉伸量可以根據(jù)需要調(diào)整。
[0006]本發(fā)明的工作原理是待測(cè)應(yīng)變發(fā)生變化時(shí)，即所述的裝配螺紋桿-A和所述的裝配螺紋桿-B之間發(fā)生相對(duì)微位移時(shí)，使所述的光纖光柵受到拉伸或者壓縮，從而引起所述的光纖光柵的中心反射波長的移動(dòng)，通過探測(cè)所述的光纖光柵中心反射波長的移動(dòng)量，即可計(jì)算得到待測(cè)應(yīng)變的變化信息。
[0007]本發(fā)明所述的這種光纖應(yīng)變傳感結(jié)構(gòu)體制作的基本操作步驟如下:1)將所述的光纖固定桿-A和所述的光纖固定桿-B分別通過螺紋固定在所述的彈性梁兩端的所述的裝配螺紋桿-A和所述的裝配螺紋桿-B上；2)將所述的光纖光柵一端的尾纖穿過所述的彈性梁的中心孔，并將所述的光纖光柵放置在所述的彈性梁的中間位置；3)將所述的光纖光柵一端的尾纖通過膠粘、激光焊接、玻璃粉封接等現(xiàn)有技術(shù)固定在所述的光纖固定桿-A上；4)對(duì)所述的光纖光柵進(jìn)行預(yù)拉伸后，將所述的光纖光柵另一端的尾纖利用現(xiàn)有技術(shù)固定在所述的光纖固定桿-B上。
[0008]作為對(duì)本發(fā)明的改進(jìn)，所述的彈性梁的材質(zhì)可以是不銹鋼、或者碳鋼、或者彈性合金、或者銅的一種。
[0009]作為對(duì)本發(fā)明的改進(jìn)，所述的圓環(huán)鏈狀結(jié)構(gòu)體的圓環(huán)數(shù)目可以是I個(gè)、或者2個(gè)、或者多個(gè)(一般小于10個(gè))，通過改變圓環(huán)結(jié)構(gòu)數(shù)目，可以調(diào)整所述的彈性梁的剛度。
[0010]作為對(duì)本發(fā)明的改進(jìn)，通過改變所述的圓環(huán)鏈狀結(jié)構(gòu)體的圓環(huán)尺寸參數(shù)(例如:厚度)，可以調(diào)整所述的彈性梁的剛度。
[0011]作為對(duì)本發(fā)明的改進(jìn)，所述的圓環(huán)鏈狀結(jié)構(gòu)體的圓環(huán)形狀可以由方框替代。
[0012]作為對(duì)本發(fā)明的改進(jìn)，所述的光纖光柵可以由光纖F-P腔、或者鋼弦替代。
[0013]作為對(duì)本發(fā)明的改進(jìn)，所述的這種光纖光柵應(yīng)變結(jié)構(gòu)體通過加裝安裝桿或者導(dǎo)向環(huán)，分別可以組裝成表面安裝式光纖光柵應(yīng)變傳感器或者埋入式光纖光柵應(yīng)變傳感器。
[0014]本發(fā)明和已有技術(shù)相對(duì)比，其效果是積極和明顯的。本發(fā)明提供了一種新穎的、基于圓環(huán)鏈狀彈性梁結(jié)構(gòu)的光纖應(yīng)變傳感結(jié)構(gòu)體，通過調(diào)整鏈環(huán)結(jié)構(gòu)中圓環(huán)的數(shù)目、或者尺寸參數(shù)可以對(duì)彈性梁的剛度進(jìn)行調(diào)節(jié)，這樣使其在應(yīng)變測(cè)量過程中具有如下優(yōu)勢(shì):
[0015]1.在鋼結(jié)構(gòu)或者混凝土表面安裝方式中，通過將所述的彈性梁的剛度減小，使應(yīng)變傳感器所要求的測(cè)量力相應(yīng)的減小，進(jìn)而可以大大降低對(duì)傳感器安裝底座的要求，大大簡化了傳感器的安裝方式；
[0016]2.在混凝土直埋安裝方式中，可以通過調(diào)整所述的彈性梁的剛度，使之與混凝土剛度匹配，既不會(huì)因剛度太小，在混凝土澆筑過程中損壞，也不會(huì)因剛度太大，影響混凝土應(yīng)變測(cè)量精度。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0017]圖1為本發(fā)明的一種光纖應(yīng)變傳感結(jié)構(gòu)體結(jié)構(gòu)意圖
[0018]圖中，1-光纖固定桿-A ；2-彈性梁；3_光纖光柵；4_光纖固定桿-B ；
[0019]圖2為本發(fā)明的一種圓環(huán)鏈狀彈性梁結(jié)構(gòu)示意圖
[0020]圖中，2.1-裝配螺紋桿-A ；2.2-圓環(huán)鏈狀結(jié)構(gòu)體；2.3_中心孔；2.4_裝配螺紋桿_B
[0021]圖3為本發(fā)明的一種方框鏈狀彈性梁結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖中，2.5-裝配螺紋桿-A ；2.6_方框鏈狀結(jié)構(gòu)體；2.7_中心孔；2.8_裝配螺紋桿-B。
【具體實(shí)施方式】:
[0023]下面結(jié)合圖1和圖2對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施作詳細(xì)說明:
[0024]本發(fā)明所述的這種光纖應(yīng)變傳感結(jié)構(gòu)體，由一個(gè)光纖固定桿-Al、一個(gè)彈性梁2、一個(gè)光纖光柵3和一個(gè)光纖固定桿-B4構(gòu)成。其中，所述的彈性梁2是利用現(xiàn)有機(jī)械加工技術(shù)加工而成的一種圓環(huán)鏈狀彈性結(jié)構(gòu)體，由數(shù)目大于等于I的圓環(huán)狀結(jié)構(gòu)依次連接一起，包括裝配螺紋桿-A2.1、圓環(huán)鏈狀結(jié)構(gòu)體2.2、中心孔2.3、裝配螺紋桿-B2.4四部分組成；所述的光纖固定桿-Al和所述的光纖固定桿-B4分別通過螺紋與所述的彈性梁2進(jìn)行機(jī)械連接；所述的光纖光柵3兩端的尾纖分別固定在所述的光纖固定桿-Al和所述的光纖固定桿-B4上，所述的光纖光柵3固定時(shí)處于張緊狀態(tài)，其預(yù)拉伸量可以根據(jù)需要調(diào)整。
[0025]具體地，本實(shí)施例的制作過程是:
[0026]I)將所述的光纖固定桿-Al和所述的光纖固定桿-B4分別通過螺紋固定在所述的彈性梁2兩端的所述的裝配螺紋桿-A2.1和所述的裝配螺紋桿-B2.4上；
[0027]2)將所述的光纖光柵3 —端的尾纖穿過所述的彈性梁2的所述中心孔2.3，并將所述的光纖光柵3放置在所述的彈性梁2的中間位置；
[0028]3)將所述的光纖光柵3 —端的尾纖通過現(xiàn)有技術(shù)固定在所述的光纖固定桿-Al上；
[0029]4)對(duì)所述的光纖光柵3進(jìn)行預(yù)拉伸后，將所述的光纖光柵3另一端的尾纖利用現(xiàn)有技術(shù)固定在所述的光纖固定桿-B4上，其預(yù)拉伸量可以根據(jù)需要調(diào)整。
[0030]本發(fā)明的實(shí)施例的工作過程是:
[0031]當(dāng)將本發(fā)明所述的光纖應(yīng)變傳感結(jié)構(gòu)體的兩個(gè)所述的裝配螺紋桿-A2.1和裝配螺紋桿-B2.4通過現(xiàn)有技術(shù)固定在待測(cè)物體上時(shí)，待測(cè)物體的形變帶動(dòng)兩個(gè)所述的裝配螺紋桿-A2.1和所述的裝配螺紋桿-B2.4產(chǎn)生相對(duì)位移，使所述的光纖光柵3受到拉伸或者壓縮，從而引起所述的光纖光柵3的中心反射波長的移動(dòng)，通過探測(cè)所述的光纖光柵3的中心反射波長的移動(dòng)量，即可計(jì)算得到待測(cè)物體應(yīng)變的變化信息。
[0032]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例之一，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種光纖應(yīng)變傳感結(jié)構(gòu)體，由一個(gè)光纖固定桿-A、一個(gè)彈性梁、一個(gè)光纖光柵和一個(gè)光纖固定桿-B構(gòu)成，其特征在于: 所述的彈性梁是利用現(xiàn)有機(jī)械加工技術(shù)加工而成的一種圓環(huán)鏈狀彈性結(jié)構(gòu)體，由數(shù)目大于等于I的圓環(huán)狀結(jié)構(gòu)依次連接一起，包括裝配螺紋桿-A、圓環(huán)鏈狀結(jié)構(gòu)體、中心孔、裝配螺紋桿-B四部分組成； 所述的光纖固定桿-A和所述的光纖固定桿-B與所述的彈性梁通過螺紋進(jìn)行機(jī)械連接在一起，或者通過現(xiàn)有焊接技術(shù)焊接固定在一起； 所述的光纖光柵兩端的尾纖分別固定在所述的光纖固定桿-A和所述的光纖固定桿-B上，所述的光纖光柵固定時(shí)處于張緊狀態(tài)，其預(yù)拉伸量可以根據(jù)需要調(diào)整； 這樣，待測(cè)應(yīng)變發(fā)生變化時(shí)，即所述的裝配螺紋桿-A和所述的裝配螺紋桿-B之間發(fā)生相對(duì)微位移時(shí)，使所述的光纖光柵受到拉伸或者壓縮，從而引起所述的光纖光柵的中心反射波長的移動(dòng)，通過探測(cè)所述的光纖光柵的中心反射波長的移動(dòng)量，即可計(jì)算得到待測(cè)應(yīng)變的變化信息。
2.如權(quán)利要求1所述的光纖應(yīng)變傳感結(jié)構(gòu)體，其進(jìn)一步特征在于:所述的彈性梁的材質(zhì)可以是不銹鋼、或者碳鋼、或者彈性合金、或者銅的一種。
3.如權(quán)利要求1所述的光纖應(yīng)變傳感結(jié)構(gòu)體，其進(jìn)一步特征在于:所述的圓環(huán)鏈狀結(jié)構(gòu)體的圓環(huán)數(shù)目可以是I個(gè)、或者2個(gè)、或者多個(gè)(一般小于10個(gè))，通過改變圓環(huán)結(jié)構(gòu)數(shù)目，可以調(diào)整所述的彈性梁的剛度。
4.如權(quán)利要求1所述的光纖應(yīng)變傳感結(jié)構(gòu)體，其進(jìn)一步特征在于:通過改變所述的圓環(huán)鏈狀結(jié)構(gòu)體的圓環(huán)的尺寸參數(shù)，可以調(diào)整所述的彈性梁的剛度。
5.如權(quán)利要求1所述的光纖應(yīng)變傳感結(jié)構(gòu)體，其進(jìn)一步特征在于:所述的圓環(huán)鏈狀結(jié)構(gòu)體的圓環(huán)形狀可以由方框替代。
6.如權(quán)利要求1所述的光纖應(yīng)變傳感結(jié)構(gòu)體，其進(jìn)一步特征在于:所述的光纖光柵，可以由光纖F-P腔替代。
【文檔編號(hào)】G01B11/16GK104034274SQ201310067117
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2013年3月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月4日
【發(fā)明者】趙恩國 申請(qǐng)人:趙恩國