一种光纤光栅位移计的制作方法

1.本发明涉及一种光纤光栅位移计，属于位移监测技术领域。


背景技术：

2.近年来，国家加大基础设施投资建设力度，且由于各种自然灾害频发，对工程安全监测的要求越来越高。在大坝、地下工程、边坡等重大工程结构的施工过程监测中以及运行过程的长期健康监测中，位移监测是测量技术中最基本的测量项目之一，是多种物理量测量的基础。位移传感器按工作原理的不同可分为电阻式、振弦式、电感式和电容式等。传统的常规监测技术在远距离传输以及抗电磁干扰等方面存在一定的缺陷，导致在一些领域应用受限。
3.光纤光栅是近10年来出现的一种新型智能传感元件，可以实现非电测量，与传统传感器相比具有很多优点，如灵敏度高、响应速度快、抗电磁干扰、耐腐蚀、电气绝缘等，适合在恶劣环境中工作，具有广泛的应用前景。
4.由于光纤光栅的长度约为 20mm 左右，本身可以产生的形变非常小，而工程现场所需的位移测量范围至少10mm，因此，直接使用光纤光栅来制作位移计是不行的，必须将工程现场所需的位移测量范围通过一定的结构线性的缩小为一个与光纤光栅能够承受的形变量匹配的范围，才能满足工程实用化的要求。
5.现有技术中的光纤光栅位移计大都采用双向出线且敏感部件不在轴心上，这就会增加位移计在作为多点位移计使用时安装附件结构设计难度，不利于位移计后期的安装及维护，增加施工成本。
6.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域普通技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种光纤光栅位移计，来解决相关技术中尾纤双向出线且敏感部件不在轴心上的问题。
8.为解决上述技术问题，本发明是采用下述技术方案实现的：本发明提供一种光纤光栅位移计，包括保护壳体，所述保护壳体前端设置有安装底座，后端设置有固定底座，所述安装底座上开设有贯穿槽，所述贯穿槽内固定连接有护管，所述护管内部设置有拉杆；所述保护壳体内部设有敏感部件，所述敏感部件后端与所述固定底座固连，所述敏感部件前端通过连接件连接有弹簧，所述弹簧另一端伸入所述护管中与所述拉杆前端连接；所述敏感部件位于轴心上且与所述弹簧和所述拉杆处在同一中心轴线上，所述敏感部件的两端设有两根尾纤，其中远离所述固定底座的尾纤在所述保护壳体内部产生180
°
回转并与另一尾纤一同在所述固定底座外部出线。
9.进一步地，所述敏感部件包括弹性体基座，所述弹性体基座上封装有位移测量光纤光栅和温度测量光纤光栅。
10.进一步地，所述位移测量光纤光栅通过环氧胶在拉伸状态下封装在弹性体基座上，所述温度测量光纤光栅通过环氧胶在松弛状态下封装在弹性体基座上。
11.进一步地，所述固定底座上开设有贯穿孔，所述贯穿孔内固定连接有设置在保护壳体内部的尾纤导向管。
12.进一步地，所述拉杆的后端开设有螺纹孔。
13.进一步地，所述尾纤采用弯曲不敏感光纤。
14.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：本发明提供的光纤光栅位移计尾纤单向出线且敏感部件在轴心上，具有良好的长期稳定性及可靠性，可实现一体化温度补偿，不但能更准确的反映工程现场状态监测问题，而且便于工程现场人员简化安装传感器流程，降低生产成本，保证位移计性能稳定可靠，测量精度高。
附图说明
15.图1是本发明实施例提供的光纤光栅位移计的结构示意图；图2是本发明实施例提供的敏感部件的结构示意图；图中：1：尾纤；2：固定底座；3：敏感部件；31：弹性体基座；32：位移测量光纤光栅；33：温度测量光纤光栅；4：保护壳体；5：弹簧；6：安装底座；7：护管；8：拉杆；9：尾纤导向管；10：连接件。
具体实施方式
16.下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
17.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、
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底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
18.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
19.如图1和图2所示，本实施例提供了一种光纤光栅位移计，包括保护壳体4，所述保护壳体4前端设有安装底座6，后端设有固定底座2，所述安装底座6上开设有贯穿槽，所述贯
穿槽内固定连接有护管7，所述护管7内部设置有拉杆8，所述拉杆8底部设有螺纹孔，所述拉杆8通过螺纹孔连接待测件。
20.在本实施例中，所述保护壳体4的内部设置有敏感部件3，所述敏感部件3后端与所述固定底座2固定连接，所述敏感部件3前端通过连接件10连接有弹簧5，所述弹簧5另一端伸入所述护管7中与所述拉杆8前端连接。
21.具体的，所述保护壳体4用于保护敏感部件3，以防止敏感部件3损坏；所述护管7用于保护拉杆8，以防止拉杆8遭到损坏。本实施例通过设置保护装置使得光纤光栅位移计能够适合在恶劣环境中长期工作。
22.在本实施例中，所述敏感部件3位于轴心上且与所述弹簧5和所述拉杆8在同一中心轴线上，所述敏感部件3的两端设有两根尾纤1，其中远离固定底座2的尾纤1在保护壳体4内部产生180
°
回转并与另一尾纤1一同在固定底座2外部出线。
23.具体的，所述尾纤1采用弯曲不敏感光纤以最大程度的降低弯曲损耗。
24.在本实施例中，所述固定底座2上开设有贯穿孔，所述贯穿孔内固定连接有设置在保护壳体4内部的尾纤导向管9。
25.具体的，所述尾纤导向管9可帮助两根尾纤1实现同向单侧出线，其中远离固定底座2的尾纤1穿过尾纤导向管9并伸出固定底座2外部。
26.在本实施例中，所述敏感部件3包括弹性体基座31，所述弹性体基座31上封装有位移测量光纤光栅32和温度测量光纤光栅33。
27.具体的，所述位移测量光纤光栅32通过环氧胶在拉伸状态下封装在弹性体基座31上，所述温度测量光纤光栅33通过环氧胶在松弛状态下封装在弹性体基座31上。
28.相较于传统环氧树脂胶、紫外胶等固定方式，本实施例大大降低了零点漂移的几率。本实施例的敏感部件3采用弹性体基座31，结构更简单，无转向部件，可提高测量精度。本实施例的敏感部件3能实现传感器一体化温度补偿，通过同时测量温度和位移，使得温度补偿误差更小，提高了测量精度。
29.在本实施例中，当外界待测点位移发生变化时，由于拉杆8连接待测件，因此，拉杆8的位移发生变化，弹簧5被拉伸，产生的拉力带动敏感部件3发生变形，导致位移测量光纤光栅32中心波长发生变化，以实现通过位移测量光纤光栅32中心波长变化测量外界位移。
30.本实施例中，当环境温度发生变化时，可通过温度测量光纤光栅33对位移测量光纤光栅32进行温度补偿。
31.本实施例实现了尾纤单向出线且位移敏感部件设置在轴心上，可以极大的降低位移传感器在作为多点位移计使用时安装附件结构设计难度，有利于传感器后期的安装及维护，降低施工成本，本实施例精度高、结构可靠。
32.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。