本發(fā)明涉及各類同軸電纜應(yīng)變傳感器，尤其是一種可調(diào)反射率的分布式同軸電纜應(yīng)變傳感器及其制作方法。

背景技術(shù)：

目前，傳感器在人們的生活中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，比如用在汽車上的加速度傳感器及手機(jī)等電子產(chǎn)品上的MEMS傳感器；同樣，用來(lái)監(jiān)測(cè)物體形變的應(yīng)力/應(yīng)變傳感器也得到了廣泛的應(yīng)用，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行監(jiān)測(cè)以及預(yù)警。但其技術(shù)及產(chǎn)品基本上都是局部監(jiān)測(cè)， 也就是說(shuō)準(zhǔn)分布式監(jiān)測(cè)，如電阻應(yīng)變計(jì)、振弦傳感元件、光纖傳感器等，這些準(zhǔn)分布式傳感器其監(jiān)測(cè)范圍過(guò)小、本身質(zhì)地容易受到損壞，所以在被測(cè)物體被損壞前就已經(jīng)喪失了監(jiān)測(cè)能力，不能滿足極端環(huán)境和災(zāi)害作用下結(jié)構(gòu)損傷的全程監(jiān)測(cè)，也不能對(duì)整個(gè)被測(cè)物體全方位監(jiān)測(cè)；因此，對(duì)于重大工程結(jié)構(gòu)的安全進(jìn)行監(jiān)測(cè)亟需大量程、大標(biāo)距、分布式監(jiān)測(cè)模式的傳感器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種可調(diào)反射率的分布式同軸電纜應(yīng)變傳感器，所制成的同軸電纜傳感器抗干擾能力強(qiáng)、屏蔽性能好、傳輸數(shù)據(jù)穩(wěn)定、靈敏度高、分辨力強(qiáng)、適用性好、穩(wěn)定性好；填補(bǔ)了利用同軸電纜實(shí)現(xiàn)法布里-珀羅腔傳感器技術(shù)上的空白，其分布式監(jiān)測(cè)模式也克服了目前大多數(shù)應(yīng)變傳感器監(jiān)測(cè)過(guò)程中的一些不足，大量程、大標(biāo)距及標(biāo)距可變也是其亮點(diǎn)之處。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是：提供了一種可調(diào)反射率的分布式同軸電纜應(yīng)變傳感器，包括殼體、金屬管體、金屬半圓形壓片、同軸電纜、防水端子以及固定螺絲，所述的金屬管體上還設(shè)置有螺紋孔，所述的固定螺絲旋入金屬管體的螺紋孔內(nèi)將金屬管體橫向安裝在殼體內(nèi)部的中間位置，所述的同軸電纜穿過(guò)金屬管體并分別通過(guò)防水端子凸出在殼體的左右兩端，所述的金屬半圓形壓片鑲嵌在金屬管體與同軸電纜縫隙處。

在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的同軸電纜采用半柔性50Ω同軸電纜。

在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的殼體的左右兩端分別設(shè)置有U型槽口，所述的防水端子安裝在U型槽口內(nèi)并凸出于殼體的外部。

在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的分布式同軸電纜應(yīng)變傳感器還包括反射點(diǎn)，所述的反射點(diǎn)放置在設(shè)有U型槽口的殼體內(nèi)。

在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的金屬管體為中空的圓柱體結(jié)構(gòu)，所述的金屬管體的內(nèi)徑為5mm，外徑為8mm銅管，長(zhǎng)度為15mm。

在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的金屬管體的內(nèi)徑比同軸電纜的外徑大1.5mm。

在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的金屬管體和金屬半圓形壓片的材料均采用黃銅材質(zhì)或鋁材質(zhì)。

在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的分布式同軸電纜應(yīng)變傳感器還包括外部防水端子固定螺母和防水端子內(nèi)部固定螺母，所述的同軸電纜和防水端子均通過(guò)外部固定螺母和內(nèi)部固定螺母固定安裝在殼體的左右兩端。

在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的殼體通過(guò)環(huán)氧樹脂或聚氨酯進(jìn)行灌封固定。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的另一個(gè)技術(shù)方案是：提供了一種可調(diào)反射率的分布式同軸電纜應(yīng)變傳感器的制作方法，包括以下具體步驟：

a、依據(jù)要求，截取內(nèi)徑為5mm，外徑為8mm，長(zhǎng)度為15mm的金屬管體；

b、裁剪長(zhǎng)、寬、厚各為15mm、10mm、1.5mm的銅片，制作成金屬半圓形壓片；

c、根據(jù)制作要求，裁剪同軸電纜一根；

d、將兩個(gè)防水端子及金屬管體為一組，順次穿到同軸電纜上；

e、將制作好的金屬半圓形壓片鑲嵌在金屬管體與同軸電纜縫隙處，并將金屬管體根據(jù)標(biāo)距的要求放置；

f、將適量螺紋膠點(diǎn)在固定螺絲上，然后將其旋入金屬管體的螺紋孔內(nèi)進(jìn)行預(yù)固定；

g、預(yù)固定完成后，將制作好的傳感器末端SMA接頭連接50Ω負(fù)載；始端SMA接頭連接在矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀上，并按照測(cè)試要求設(shè)置矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的參數(shù)；

h、通過(guò)擰螺絲工具順時(shí)針/逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，逐個(gè)調(diào)節(jié)傳感器反射點(diǎn)的反射率大小，使之符合參數(shù)要求；

i、將調(diào)整完成的反射點(diǎn)，放置在固定殼體的U型槽口內(nèi)，并旋緊防水端子外部固定螺母和防水端子內(nèi)部固定螺母；

g、完成上述工作后，放平殼體，在殼體上灌封環(huán)氧樹脂或聚氨酯。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的可調(diào)反射率的分布式同軸電纜應(yīng)變傳感器及其制作方法，所制成的同軸電纜傳感器抗干擾能力強(qiáng)、屏蔽性能好、傳輸數(shù)據(jù)穩(wěn)定、靈敏度高、分辨力強(qiáng)、適用性好、穩(wěn)定性好；填補(bǔ)了利用同軸電纜實(shí)現(xiàn)法布里-珀羅腔傳感器技術(shù)上的空白，其分布式監(jiān)測(cè)模式也克服了目前大多數(shù)應(yīng)變傳感器監(jiān)測(cè)過(guò)程中的一些不足，大量程、大標(biāo)距及標(biāo)距可變也是其亮點(diǎn)之處，同時(shí)反射點(diǎn)的反射率可調(diào)，也為生產(chǎn)效率以及傳感器的穩(wěn)定性提供了有力的保證。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖，其中：

圖1 是本發(fā)明可調(diào)反射率的分布式同軸電纜應(yīng)變傳感器的一較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明可調(diào)反射率的分布式同軸電纜應(yīng)變傳感器的制作方法的一較佳實(shí)施例的流程圖；

附圖標(biāo)記如下：1、殼體，2、金屬管體，3、金屬半圓形壓片，4、同軸電纜，5、防水端子，6、固定螺絲，7、防水端子外部固定螺母，8、防水端子內(nèi)部固定螺母。

具體實(shí)施方式

下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例包括：

一種可調(diào)反射率的分布式同軸電纜應(yīng)變傳感器，包括殼體1、金屬管體2、金屬半圓形壓片3、同軸電纜4、防水端子5以及固定螺絲6，所述的金屬管體2的上部還設(shè)置有螺紋孔（圖未視），所述的固定螺絲6旋入金屬管體2的螺紋孔內(nèi)將金屬管體2橫向安裝在殼體1內(nèi)部的中間位置，所述的同軸電纜4穿過(guò)金屬管體2并分別通過(guò)防水端子5凸出在殼體1的左右兩端，所述的金屬半圓形壓片3鑲嵌在金屬管體2與同軸電纜4縫隙處。其中，所述的殼體1通過(guò)環(huán)氧樹脂或聚氨酯進(jìn)行灌封固定。

本發(fā)明中同軸電纜4采用半柔性50Ω同軸電纜，與普通的同軸電纜結(jié)構(gòu)一樣，同樣包括內(nèi)導(dǎo)體、介質(zhì)層、外導(dǎo)體屏蔽層和絕緣塑料保護(hù)套管（PTFE）。內(nèi)導(dǎo)體為銅芯或鍍銀鋼芯線。介質(zhì)層也被稱之為絕緣層，介于內(nèi)導(dǎo)體與外導(dǎo)體屏蔽層之間，介質(zhì)層除了絕緣作用外，還可以保證內(nèi)導(dǎo)體與外導(dǎo)體屏蔽層中心線同軸。外導(dǎo)體屏蔽層為銅絲編制的網(wǎng)狀屏蔽，采用鍍錫工藝加工制作屏蔽層，外部為絕緣塑料保護(hù)套管，材質(zhì)為用PVC或PTFE。

上述中，所述的殼體1的左右兩端分別設(shè)置有U型槽口（圖未視），所述的防水端子5安裝在U型槽口內(nèi)并凸出于殼體1的外部；所述的分布式同軸電纜應(yīng)變傳感器還包括反射點(diǎn)（圖未視），所述的反射點(diǎn)放置在U型槽口內(nèi)。

所述的金屬管體2為中空的圓柱體結(jié)構(gòu)，所述的金屬管體2的內(nèi)徑為5mm，外徑為8mm銅管，長(zhǎng)度為15mm。其中，所述的金屬管體2的內(nèi)徑比同軸電纜4的外徑大1.5mm，以便于金屬壓片在反射點(diǎn)器件制作過(guò)程中操作的可行性。

進(jìn)一步，所述的螺紋孔采用M5螺絲孔，用來(lái)安裝固定螺絲。固定螺絲采用鋼質(zhì)或其他高強(qiáng)度金屬材質(zhì)，其中，所述的金屬管體2和金屬半圓形壓片3均采用黃銅材質(zhì)，以保證制作過(guò)程中機(jī)械的穩(wěn)定性，安裝固定螺絲時(shí)，需加中等強(qiáng)度螺紋膠。

再進(jìn)一步的，所述的分布式同軸電纜應(yīng)變傳感器還包括防水端子外部固定螺母7和防水端子內(nèi)部固定螺母8，所述的同軸電纜4和防水端子5均通過(guò)外部防水端子固定螺母7和防水端子內(nèi)部固定螺母8固定安裝在殼體1的左右兩端。

殼體1采用環(huán)氧樹脂或聚氨酯灌封的方式，將防水端子5預(yù)裝在反射點(diǎn)的兩邊，用來(lái)灌封的殼體1兩邊開有U型槽口，以便于防水端子5安插進(jìn)去。反射率大小調(diào)整完成后的反射點(diǎn)及防水端子5置入殼體1內(nèi)，旋緊防水端子5的螺絲后灌封。

如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例還包括：

一種可調(diào)反射率的分布式同軸電纜應(yīng)變傳感器的制作方法，包括以下具體步驟：

a、依據(jù)要求，截取內(nèi)徑為5mm，外徑為8mm，長(zhǎng)度為15mm的金屬管體；

b、裁剪長(zhǎng)、寬、厚各為15mm、10mm、1.5mm的銅片，制作成金屬半圓形壓片；

c、根據(jù)制作要求，裁剪同軸電纜一根；

d、將兩個(gè)防水端子及金屬管體為一組，順次穿到同軸電纜上；

e、將制作好的金屬半圓形壓片鑲嵌在金屬管體與同軸電纜縫隙處，并將金屬管體根據(jù)標(biāo)距的要求放置；

f、將適量螺紋膠點(diǎn)在固定螺絲上，然后將其旋入金屬管體的螺紋孔內(nèi)進(jìn)行預(yù)固定；

g、預(yù)固定完成后，將制作好的傳感器末端SMA接頭連接50Ω負(fù)載；始端SMA接頭連接在矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀上，并按照測(cè)試要求設(shè)置矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的參數(shù)；

h、通過(guò)擰螺絲工具順時(shí)針/逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，逐個(gè)調(diào)節(jié)傳感器反射點(diǎn)的反射率大小，使之符合參數(shù)要求；

i、將調(diào)整完成的反射點(diǎn)，放置在固定殼體的U型槽口內(nèi)，并旋緊防水端子外部固定螺母和防水端子內(nèi)部固定螺母；

g、完成上述工作后，放平殼體，在殼體上灌封環(huán)氧樹脂或聚氨酯。

本發(fā)明在于同軸電纜傳感器實(shí)現(xiàn)真正意義上的分布式技術(shù)，因反射點(diǎn)位置及反射率大小可調(diào)，所以傳輸距離遠(yuǎn)、標(biāo)距可以在0.5米到10米間任意選擇，成功解決了以往傳感器只能滿足局部監(jiān)測(cè)的缺陷。

本發(fā)明的特點(diǎn)是反射點(diǎn)的反射率可調(diào)，用來(lái)保證微波信號(hào)在同軸電纜中的長(zhǎng)距離監(jiān)測(cè)，達(dá)到分布式同軸電纜應(yīng)變傳感器監(jiān)測(cè)范圍廣的應(yīng)用。反射點(diǎn)處反射率大小的控制被視為破壞同軸電纜的阻抗連續(xù)性的不同程度大小。因?yàn)槲⒉ㄐ盘?hào)在同軸電纜中傳輸過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)一定程度的衰減，所以為保證分布式傳感器每個(gè)反射點(diǎn)的反射率大小相等。從傳感器始端至傳感器末端，其反射點(diǎn)的反射率是逐步增大的，制作過(guò)程中，將傳感器的始端連接矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，通過(guò)信號(hào)的檢測(cè)，可以逐個(gè)調(diào)整每個(gè)反射點(diǎn)的反射率，直至達(dá)到參數(shù)要求。這樣，包含多個(gè)反射點(diǎn)的分布式同軸電纜傳感器就制作完成了。

本發(fā)明制作的分布式同軸電纜傳感器其抗干擾能力強(qiáng)、屏蔽性能好、傳輸數(shù)據(jù)穩(wěn)定，適用于高溫和低溫環(huán)境，其靈敏度、分辨力參數(shù)也優(yōu)于其他類型傳感器，在配以矢網(wǎng)的測(cè)試中，可調(diào)反射點(diǎn)的反射率從0.5%到6%可調(diào)，滿足傳感器大量程、大標(biāo)距、標(biāo)距可調(diào)以及長(zhǎng)距離測(cè)試的要求；客觀反映比較靈敏及工藝很容易實(shí)現(xiàn)，并且反射點(diǎn)的制作可以實(shí)現(xiàn)周期性的多點(diǎn)分布，其穩(wěn)定性可以達(dá)到20標(biāo)準(zhǔn)差以內(nèi)，表現(xiàn)出很好的穩(wěn)定性。而本技術(shù)的封裝工藝，實(shí)現(xiàn)反射點(diǎn)與固定裝置的結(jié)合一體的結(jié)構(gòu)，更完美的解決了同軸電纜在工程應(yīng)用中的固定問題，同時(shí)，環(huán)氧樹脂的性能也能承受溫度-40℃-+85℃范圍內(nèi)的熱沖擊實(shí)驗(yàn)，可以避免在高低溫狀態(tài)下對(duì)反射點(diǎn)的傷害，并很好的起到了防水功能，以避免金屬管體反射點(diǎn)的氧化失效。當(dāng)然，本發(fā)明所述的可調(diào)反射率大小的制作工藝可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)傳感器的串聯(lián)或并聯(lián)，即傳感檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)，其檢測(cè)原理相同，在此不再累述。

區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明可調(diào)反射率大小的分布式同軸電纜傳感器不但克服目前傳感器存在動(dòng)態(tài)范圍（量程）過(guò)小，應(yīng)變能力差等問題，也便于安裝固定，傳感器制作的工藝可以滿足惡劣環(huán)境下使用，滿足了大量程和惡劣環(huán)境下的使用難題，抗干擾能力強(qiáng)、屏蔽性能好、傳輸數(shù)據(jù)穩(wěn)定、靈敏度高、分辨力強(qiáng)、適用性好、穩(wěn)定性好。

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說(shuō)明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其它相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。