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一種基于彈簧和等強度梁的光纖光柵位移計的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種基于彈簧和等強度梁的光纖光柵位移計。所述光纖光柵位移計的等強度梁尾端通過等強度梁固定底座固定于殼體，粘貼于等強度梁正反兩面的光纖光柵經殼體后引入鎧裝光纜，通過光纜密封接口將鎧裝光纜固定于殼體，保護光纖；等強度梁受力端與內鋼絲繩一端連接，內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。本發明具有精度高、穩定性好的優點。
【專利說明】
一種基于彈簧和等強度梁的光纖光柵位移計

【技術領域】
:
[0001]本發明屬于光纖傳感領域，涉及一種光纖光柵位移計。
技術背景
[0002]在土木工程、邊坡等工程領域，結構健康監測對于工程的長期運行具有至關重要的意義，目前，建筑結構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、測量距離較近的缺陷，故造成了可靠性差、測量范圍小、測量精度不高的問題。
[0003]1978年K.0.Hill等人首先在摻鍺光纖中采用駐波寫入法制成第一只光纖光柵，經過三十多年來的發展，在光纖通信、光纖傳感等領域均有廣闊的應用。而現有的一些光纖光柵傳感器往往重復性差，設計結構復雜，不利用產品應用。
[0004]國內有寧波杉工結構監測與控制工程中心有限公司[專利申請號200810061898.8]等做了相關的探索，該專利方案機械連接較多，力的轉化復雜，摩擦大，導致但是根據該專利設計的產品有一定的局限性，測量的重復性低，測量精度很難達到實際的需求。
[0005]為解決光纖光柵位移計精度低缺點，本發明采用彈簧和等強度梁結合的方法，將位移引起的力加載于等強度梁，無需過多轉化，大大提升位移計的測量精度，實現了 0.1%FS的測量精度，0.025% FS的測量分辨率。


【發明內容】

[0006]本發明目的就是為了克服現有技術中光纖光柵位移計測量精度低的問題，提供了一種穩定而準確的光纖光柵位移計。
[0007]本發明為解決技術問題所采取的技術方案:所述的光纖光柵位移計包括刻有兩個光纖光柵的光纖、殼體、等強度梁及等強度梁固定底座、等強度梁固定螺絲、位移彈簧、拉線管、拉線管固定螺帽、限位裝置、內鋼絲繩、外鋼絲繩、光纜、光纜密封接口等部分組成。等強度梁尾端通過等強度梁固定底座固定于殼體，粘貼于等強度梁正反兩面的光纖光柵經殼體后引入鎧裝光纜，通過光纜密封接口將鎧裝光纜固定于殼體，保護光纖；等強度梁受力端與內鋼絲繩一端連接，內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]進一步地，內鋼絲繩一端有凸起，凸起尺寸大于等強度梁受力端通孔。
[0009]進一步地，內鋼絲繩一端的凸起可以使壓接在內鋼絲繩上的鋁扣。
[0010]進一步地，等強度梁受力端與內鋼絲繩一端的凸起之間有中空鋼球，中空鋼球串在內鋼絲繩上，等強度梁受力時，中空鋼球一部分嵌入到等強度梁的受力端的通孔內，受力時中空鋼球發生旋轉，因而不改變等強度梁的受力方向，大大有利于提高精度。
[0011]進一步地，殼體可以通過膠粘、焊接或螺紋固定的方式固定于待測物。
[0012]進一步地，等強度梁兩端的中軸線上有光纖粗細的凹槽，具有定位光纖光柵的作用，確保光纖光柵粘在等強度梁中軸線上。
[0013]該發明的工作原理為:當位移發生時，引起彈簧長度改變，從而引起等強度梁的拉力增大或減小，等強度梁撓度改變，導致粘貼與等強度梁正反兩面的光纖光柵波長漂移，可通過波長變化量反求位移該變量，若將兩個光柵波長變化量相減，即實現了傳感器的靈敏度加倍，又實現了溫度自補償。
[0014]本發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，實現溫度自補償；
[0016]2、等強度梁中軸線上有光纖粗細的凹槽，確保光纖光柵粘在等強度梁中軸線上，有利于制作；
[0017]3、所述的中空鋼球，可以在等強度梁的通孔內轉動，使等強度梁彎曲時，受力方向不變，有利于提聞精度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發明的結構示意圖，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:位移計固定孔108:等強度梁固定底座；109:等強度梁固定螺絲，110:光纜密封接口 ；111:光纜；112:內鋼絲繩；113、114:光纖光柵；115:等強度梁；116:內鋼絲繩一端凸起。
[0019]圖2為本發明的等強度梁示意圖，圖2中202:等強度梁固定孔；203:等強度梁中軸線上的凹槽；204:等強度梁受力端通孔；205:光纖。
[0020]圖3為本發明圖等強度梁受力端與內鋼絲繩連接圖，圖中301:中空鋼球。
具體實施方案
[0021]下面結合附圖對本發明進一步描述，但它們并不構成對本發明的限定，僅作舉例，使本發明的優點變得更加清楚和容易理解。
[0022]如圖1、圖2和圖3所示，利用等強度梁固定螺絲109將等強度梁115尾端通過等強度梁固定底座108固定于殼體101，粘貼于等強度梁115正反兩面的光纖光柵113和114經殼體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，保護光纖205 ;等強度梁115受力端與內鋼絲繩112 —端連接，鋼絲繩112 —端有凸起116，等強度梁115利凸起116之間有中空鋼球301，內鋼絲繩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，經由螺帽106和117固定于殼體101的拉線管103引出。
[0023]進一步地，通過孔107將殼體固定于待測物。
[0024]進一步地，等強度梁115中軸線上有光纖粗細的凹槽203，確保光纖光柵粘在等強度梁中軸線上。
[0025]按本實施例制作的光纖光柵位移計的量程為50mm的位移計，分辨率為0.0lmm,精度達 0.05mm。
[0026]以上所述僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發明披露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此本發明的保護范圍應該權利要求書的保護范圍為ο *τ1 I
【權利要求】
1.一種基于彈簧和等強度梁的光纖光柵位移計，其特征在于:所述的光纖光柵位移計包括刻有兩個光纖光柵的光纖、殼體、等強度梁及等強度梁固定底座、等強度梁固定螺絲、位移彈簧、拉線管、拉線管固定螺帽、限位裝置、內鋼絲繩、外鋼絲繩、光纜、光纜密封接口等部分組成；等強度梁尾端通過等強度梁固定底座固定于殼體，粘貼于等強度梁正反兩面的光纖光柵經殼體后引入鎧裝光纜，通過光纜密封接口將鎧裝光纜固定于殼體，保護光纖；等強度梁受力端與內鋼絲繩一端連接，內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.如權利要求1所述的一種基于彈簧和等強度梁的光纖光柵位移計，其特征是內鋼絲繩一端有尺寸大于等強度梁受力端通孔的凸起。
3.如權利要求1所述的一種基于彈簧和等強度梁的光纖光柵位移計，其特征是等強度梁受力端與內鋼絲繩一端的凸起之間有中空鋼球，受力時中空鋼球發生轉動，不改變等強度梁的受力方向，有利于提高測量精度。
4.如權利要求1所述的一種基于彈簧和等強度梁的光纖光柵位移計，其特征是等強度梁兩端的中軸線上有光纖粗細的凹槽，具有定位光纖光柵的作用，確保光纖光柵粘在等強度梁中軸線上。
【文檔編號】G01B11/02GK104197843SQ201410477772
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月16日 優先權日:2014年9月16日
【發明者】陳慶根, 王云鵬 申請人:杭州玨光物聯網科技有限公司