專利名稱：測量光纖應力的實驗裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于光纖應力實驗領域，具體地說是一種自動測量光纖應力的實驗裝置。
二、技術背景目前光纖應變傳感的應用越來越廣泛，特別是分布式光纖應變傳感器，在土木、水利、交通、石化、電力、醫療、機械、動力、船舶、航空、航天等各領域都得到廣泛應用，因此在光纖上產生應力，通過布里淵光時域反射儀(BOTDR)測量光纖應力，分析光纖的應力應變特性，對與工程應用中具有很重要的指導意義。
通常對光纖應力進行實驗的裝置中，在光纖上產生應力的最常見的有三種方法懸臂梁法、機械拉伸法和懸掛重物法。
1、懸臂梁法懸臂梁法在光纖的應用中常用于光纖光柵的應力測量，這種方法也可用于普通光纖，即將光纖粘附在等懸臂梁上面，在懸臂梁的自由端加載重物，使得懸臂梁產生應變，從而在光纖上產生應力。這種方法的缺點是應力通過懸掛重物產生，因而受重物的質量限制并且難以連續調節；光纖是粘附在等懸臂梁表面，因此應力的大小受等懸臂梁所能承受的負載的限制，測量長度也受梁長限制。
2、機械拉伸法這種方法是將光纖的一端固定不動，通過機械裝置細微移動光纖的另一端，從而改變光纖上應力大小。這種方法的缺點是需要精密的機械裝置，否則測量將不準確；光纖的測量長度受裝置的限制。
2、懸掛重物法這種方法與懸臂梁法類似，只是并不將光纖粘附在懸臂梁上，而是將光纖的一端固定以后，通過重物拉動光纖的另一端，從而在光纖上產生應力。這種方法也有懸臂梁法的缺點應力受懸掛重物限制。
同時以上三種方法都有共同的缺點手動測量，無法自動調節。
發明內容
本發明目的是提供一種測量光纖應力的實驗裝置，該實驗裝置采用簡單易行的方法對光纖的應力特性進行測量，具有自動測量、自動調節的功能。
本發明目的是通過以下技術方案來實現的
一種測量光纖應力的實驗裝置，其特征在于它包括控制器、拉力傳感器、步進電機、布里淵光時域反射儀和夾具，待測量光纖段的兩端由夾具夾持固定；待測量光纖段的一端通過夾具與用來拉動光纖的步進電機連接，另一端與用來向控制器傳送數據的拉力傳感器和測量光纖應變的布里淵光時域反射儀連接；拉力傳感器和步進電機均與控制器連接。
本發明在測量的時候可以直接通過控制器來控制，也可以將控制器與計算機相連，通過程序控制實驗裝置。
本發明中采用步進電機作為動力拉動光纖，控制器根據拉力傳感器的值來控制步進電機的轉角，實現測量的自動控制。通過夾具夾持測量光纖，并可通過夾具改變測量光纖長度，測量距離長；同時光纖的測量長度可動態變化，測量范圍大。采用拉力傳感器感應應力的大小，可以得到應力的絕對值；采用步進電機作為驅動動力，通過控制器進行自動控制，簡單方便。本發明所測量的應力測量范圍為0～49N；應力測量精度為0.01N；光纖測量長度為0.1m～15m。本發明的優點是實現了自動測量、自動調節，測量結果準確；測量距離長，操作簡單、方便。
四
圖1是本發明的結構示意圖；圖2是本發明測量原理示意圖；圖3是本發明中控制器的結構圖。
五具體實施例方式
一種本發明所述的測量光纖應力的實驗裝置，包括控制器1、拉力傳感器2、步進電機3、布里淵光時域反射儀4和夾具5。夾具5分為左右兩個。在待測量光纖中選取一部分作為待測量光纖段6，待測量光纖段6的兩端分別由兩個夾具5夾持固定；待測量光纖段6的一端通過夾具5與步進電機3連接，步進電機3拉動夾具5移動，并拉伸待測量光纖段6，在光纖上產生應力；待測量光纖段6另一端與拉力傳感器2和布里淵光時域反射儀4連接，拉力傳感器2用來向控制器1傳送應力數據，布里淵光時域反射儀4用來測量光纖應力。拉力傳感器2和步進電機3均與控制器1連接。在測量時，可以將控制器1與計算機7相連，通過程序控制實驗裝置；也可以直接通過控制器1來控制。
本發明通過步進電機3拉伸待測量光纖段6，由拉力傳感器2感應光纖上應力的大小，控制器1根據應力值來控制步進電機3的轉角。步進電機3轉角的控制和應力的顯示可以通過鍵盤和數碼管來實現，也可以連接到計算機上通過程序來設置和顯示。改變夾具5夾持的距離即可改變待測量光纖段6的長度。
控制器1包括顯示模塊通過數碼管顯示；鍵盤模塊設置光纖的應力或者步進電機的轉角；傳感器模塊傳感光纖應力的大小，送給處理器；步進電機驅動模塊驅動步進電機轉動，拉伸光纖；串口通信模塊與計算機進行通信，可以通過計算機來控制整個裝置；處理器通過單片機實現。
通過計算機程序控制時，計算機7通過RS232串口與控制器1相連，在程序中設置步進電機3的轉角，從控制器1返回應力的大小；或者設置需要對待測量光纖段6施加的應力，返回步進電機3轉動的角度。在系統達到穩定以后，通過BOTDR 4測量此時光纖的應力。
通過控制器1直接控制時，通過控制器1的鍵盤輸入需要轉動的角度，按確定鍵后步進電機3轉動相應的角度，數碼管上顯示應力值，系統穩定以后通過BOTDR 4測量此時光纖的應力；或者通過控制器1的鍵盤輸入想在待測量光纖段6上產生的應力，按確定鍵后步進電機3轉動，拉伸光纖，通過傳感器2感應應力大小，如果達到所需要的應力，則停止轉動，否則繼續轉動一直到達到要求為止。系統穩定以后通過BOTDR 4測量光纖的應力。
本發明具有自動測量、自動調節的功能，測量結果準確；測量距離長且可以調節，操作簡單、方便。
權利要求
1.一種測量光纖應力的實驗裝置，其特征在于它包括控制器(1)、拉力傳感器(2)、步進電機(3)、布里淵光時域反射儀(4)和夾具(5)，待測量光纖段(6)的兩端由夾具(5)夾持固定；待測量光纖段(6)的一端通過夾具(5)與用來拉動光纖的步進電機(3)連接，另一端與用來向控制器(1)傳送數據的拉力傳感器(2)和測量光纖應變的布里淵光時域反射儀(4)連接；拉力傳感器(2)和步進電機(3)均與控制器(1)連接。
2.根據權利要求1所述的測量光纖應力的實驗裝置，其特征在于所述控制器(1)與計算機(7)連接。
全文摘要
本發明公開了一種測量光纖應力的實驗裝置，包括控制器、拉力傳感器、步進電機、布里淵光時域反射儀和夾具，待測量光纖段的兩端由夾具夾持固定；待測量光纖段的一端與用來拉動光纖的步進電機連接，另一端與用來向控制器傳送數據的拉力傳感器和測量光纖應變的布里淵光時域反射儀連接；拉力傳感器和步進電機均與控制器連接。本發明在測量時可以直接通過控制器來控制，也可以通過與控制器連接的計算機來控制。本發明具有自動測量、自動調節的功能，測量結果準確；測量距離長且可以調節，操作簡單、方便。它在光纖應力實驗中具有極大的實用價值。
文檔編號G01N3/00GK1731136SQ200510094120
公開日2006年2月8日 申請日期2005年8月30日 優先權日2005年8月30日
發明者張旭蘋, 劉躍輝, 董玉明, 路元剛 申請人:南京大學
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