CN203587059U - 一种基于光纤光栅的位移传感器 - Google Patents
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Abstract
一种基于光纤光栅的位移传感器,探杆的一端穿过壳体上的孔与楔块连接,楔块在轴向设有开口腔体,伸缩杆的一端处于开口腔体内,另一端固定在壳体上,伸缩杆上设置有伸缩弹簧;在壳体的内设有上垫块和下垫块,上垫块与上等强度梁的一端相连,上等强度梁的另一端与上支杆相连,上支杆与楔块的上侧相连,下垫块通过下等强度梁与下支杆相连,下支杆与楔块下侧相连;上等强度梁和下等强度梁上分别设有上光纤光栅和下光纤光栅;探杆推动楔块前进,导致伸缩杆向开口腔体伸入,上等强度梁和下等强度梁产生弯曲而变形,上光纤光栅、下光纤光栅发生协同变形,可实现位移的测定;具有结构简单、精度高、长期稳定性好、不受电磁辐射干扰的特点。
Description
技术领域
本实用新型属于光纤传感检测领域,具体涉及一种基于光纤光栅的位移传感器。
背景技术
在岩土工程中,位移检测是测量技术中最基本的测量项目之一。常用的位移传感器是应变式位移传感器,其核心的部件是电阻应变片,这种传感器具有易受电磁辐射的干扰、长期稳定性差、防水性差等缺点,无法满足岩土工程中长期灾害监测和恶劣工作环境的需要。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足,本实用新型的目的是提供一种基于光纤光栅的位移传感器,具有结构简单、精度高、长期稳定性好、不受电磁辐射干扰的特点。
为了实现上述目的,本实用新型采用的技术方案是:一种基于光纤光栅的位移传感器,包括有探杆,探杆一端接触被测对象,另一端穿过壳体上的孔与楔块连接,楔块在轴向设有开口腔体,伸缩杆的一端处于开口腔体内,另一端固定在壳体上,开口腔体的长度小于伸缩杆的长度,伸缩杆上设置有伸缩弹簧,伸缩弹簧直径大于开口腔体的直径;在壳体的上侧内壁上设有上垫块,其下侧内壁上设有下垫块,上垫块与上等强度梁的一端相连,上等强度梁的另一端与上支杆相连,上支杆与楔块的上侧相连,下垫块与下等强度梁的一端相连,下等强度梁的另一端与下支杆相连,下支杆与楔块下侧相连;在上等强度梁和下等强度梁上分别设有上光纤光栅和下光纤光栅。
所述的上光纤光栅4的一端黏贴上等强度梁7的上下表面,另一端伸出壳体1,所述的上等强度梁7的数量有2个;所述的下光纤光栅5的一端黏贴下等强度梁8的上下表面,另一端伸出壳体1,所述的下等强度梁8的的数量有2个。
所述的探杆2通过螺丝与楔块3连接。
所述的上等强度梁7通过螺丝与上垫块10相连,下等强度梁8通过螺丝与下垫块11相连。
所述的伸缩杆14通过螺丝与壳体1连接。
所述的上支杆12通过螺丝与上等强度梁7相连,下支杆13通过螺丝与下等强度梁8相连接。
本实用新型的有益效果是:
本实用新型采用的光纤光栅是一种新型的优良应变传感元件,具有抗电磁干扰、电绝缘、耐腐蚀、测量精度高、结构简单、体积小、重量轻、耗能少、灵敏度高等优点。由于其采用波长解码技术,避免了光源功率和损耗对测量的影响,适合长期监测;同时由于在同一根光纤上可以刻多个光栅,这样就可以实现位移的分布式测量。
与现有的位移传感器相比,本实用新型的优点在于利用光纤光栅进行位移检测,提出了一种新颖的光纤光栅位移传感方法,该方法继承了悬臂梁光纤光栅传感的优点,操作简便、灵敏度高、动态范围大、光栅损害小,对位移有良好的线性响应度,可以消除温度引起的交叉敏感效应,可以实现点测量和分布测量;此外,本实用新型结构简单,抗电磁辐射的干扰,可以广泛的应用在岩土工程、石油化工等恶劣环境的位移检测中。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进一步详细描述。
如图1所示,一种基于光纤光栅的位移传感器,包括有四个光纤光栅、等强度梁、壳体、楔块、探杆;
所述的探杆2一端接触被测对象,另一端穿过壳体1上的孔15与楔块3连接,楔块3在轴向设有开口腔体6,伸缩杆14的一端处于开口腔体6内,另一端固定在壳体1上,开口腔体6的长度小于伸缩杆14长度,伸缩杆14上设置有伸缩弹簧9,伸缩弹簧9直径大于开口腔体6的直径;在壳体1的上侧内壁上设有上垫块10,其下侧内壁上设有下垫块11,上垫块10与上等强度梁7的一端相连,上等强度梁7的另一端与上支杆12相连,上支杆12与楔块3的上侧相连,下垫块11与下等强度梁8的一端相连,下等强度梁8的另一端与下支杆13相连,下支杆13与楔块3下侧相连;在上等强度梁7和下等强度梁8上分别设有上光纤光栅4和下光纤光栅5。
所述的上光纤光栅4的一端黏贴上等强度梁7的上下表面,另一端伸出壳体1,所述的上等强度梁7的数量有2个;所述的下光纤光栅5的一端黏贴下等强度梁8的上下表面,另一端伸出壳体1,所述的下等强度梁8的的数量有2个。这样设置的目的是消除温度对位移测量的影响,
所述的探杆2通过螺丝与楔块3连接。
所述的上等强度梁7通过螺丝与上垫块10相连,下等强度梁8通过螺丝与下垫块11相连。
所述的伸缩杆14通过螺丝与壳体1连接。
所述的上支杆12通过螺丝与上等强度梁7相连,下支杆13通过螺丝与下等强度梁8相连接。
本实用新型的工作原理为:当探杆2感受到外面的某个位移时,探杆2就会推动楔块3前进,弹簧9就会受压,导致伸缩杆14向开口腔体6伸入,楔块3斜面上的上支杆12和下支杆13就会在楔块的斜面上往高处移动,这样上支杆12和下支杆13对上等强度梁7和下等强度梁8施加位移,使得上等强度梁7和下等强度梁8产生弯曲而变形,这样黏贴在上等强度梁7和下等强度梁8上下表面的上光纤光栅4和下光纤光栅5也会和上等强度梁7、下等强度梁8一起发生协同变形,使得上光纤光栅4和下光纤光栅5的中心波长发生漂移,通过分析上光纤光栅4和下光纤光栅5中心波长的漂移量与位移之间的关系,这样就可以实现位移的测定。
Claims (6)
1.一种基于光纤光栅的位移传感器,其特征在于,包括有探杆(2),探杆(2)一端接触被测对象,另一端穿过壳体(1)上的孔(15)与楔块(3)连接,楔块(3)在轴向设有开口腔体(6),伸缩杆(14)的一端处于开口腔体(6)内,另一端固定在壳体(1)上,开口腔体(6)的长度小于伸缩杆(14)的长度,伸缩杆(14)上设置有伸缩弹簧(9),伸缩弹簧(9)直径大于开口腔体(6)的直径;在壳体(1)的上侧内壁上设有上垫块(10),其下侧内壁上设有下垫块(11),上垫块(10)与上等强度梁(7)的一端相连,上等强度梁(7)的另一端与上支杆(12)相连,上支杆(12)与楔块(3)的上侧相连,下垫块(11)与下等强度梁(8)的一端相连,下等强度梁(8)的另一端与下支杆(13)相连,下支杆(13)与楔块(3)下侧相连;在上等强度梁(7)和下等强度梁(8)上分别设有上光纤光栅(4)和下光纤光栅(5)。
2.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅的位移传感器,其特征在于,所述的上光纤光栅(4)的一端黏贴上等强度梁(7)的上下表面,另一端伸出壳体(1),所述的上等强度梁(7)的数量有2个;所述的下光纤光栅(5)的一端黏贴下等强度梁(8)的上下表面,另一端伸出壳体(1),所述的下等强度梁(8)的的数量有2个。
3.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅的位移传感器,其特征在于,所述的探杆(2)通过螺丝与楔块(3)连接。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于光纤光栅的位移传感器,其特征在于,所述的上等强度梁(7)通过螺丝与上垫块(10)相连,下等强度梁(8)通过螺丝与下垫块(11)相连。
5.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅的位移传感器,其特征在于,所述的伸缩杆(14)通过螺丝与壳体(1)连接。
6.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅的位移传感器,其特征在于,所述的上支杆(12)通过螺丝与上等强度梁(7)相连,下支杆(13)通过螺丝与下等强度梁(8)相连接。
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