CN203908504U - 一种带测温功能的光纤光栅位移装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种带测温功能的光纤光栅位移装置，包括底板及设置在底板上的导轨、线性轴承、探杆、支架、弹簧、光纤光栅及光纤光栅温度传感器，探杆为刚性探杆及连接在刚性探杆前端的柔性探杆，刚性探杆架设在导轨上，后端经弹簧与架设在支架上的光纤光栅连接，线性轴承配合连接在刚性探杆及柔性探杆的连接部位，弹簧处于预张拉状态并根据探杆的运动方向改变张拉状态，光栅温度传感器测量内部的温度变化并对传感器进行温度补偿，设置在光纤光栅的侧部。本实用新型通过柔性探杆的细长杆结构很好的适应被测物体发生的错动情况，通过光纤激光信号能对柔性探杆伸出长度准确的感应，同时对温度做出感应，在温度环境变化情况下实现精确温度补偿。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种光纤光栅移装置，尤其是涉及一种带测温功能的光纤光栅位移装置。
背景技术
位移传感器是一种用途广泛的传感器，如桥梁、水坝、水文、隧道、化工、气象、边坡等，实施检测或监测的常用传感元件。现有的各种探测方案中，因为温度干扰、电磁干扰、安全性、长距离传输、使用寿命、可靠性等原因，无法很好地解决这一系列行业的相对探测问题。
光纤光栅带测温功能的位移传感器装置通过内部的敏感元件——光纤光栅所反射的光信号中心波长移动量可以相对位移，同时采用内置光纤光栅温度传感器测温，既能实现对环境温度干扰的温度补偿也能实现测温，测量精度及分辨率不受光源波动及传输线路弯曲损耗的影响，可直接通过光纤进行信号远程传输(超过40km)，监测现场无需供电。传感器设计有柔性探杆的结构，可以适应位移测量过程中被测物体发生错动而传感器不被损坏。可以广泛应用于桥梁、水坝、水文、隧道、化工、气象、边坡、油罐、输油输气管道、厂房、海洋石油平台等压力测量，也能用于医药、军工、航空航天、消防、矿业等领域的位移测量。
光纤光栅带测温功能的位移传感器装置的应变敏感元件是一根光纤光栅和一个光纤光栅温度传感器，两根光纤光栅的波长不同，并且在量程内不会相互干扰；通过将光纤光栅封装在两个焊头之间，使光纤光栅在测量过程中一直保持张紧状态，传感器的两端与被妥善保护的信号传输光缆连接。该敏感元件可以将环境温度、位移转换成可以读出的波长信号。
现有光纤光栅位移传感器装置的封装结构，一般不具有线性导轨，也不具有柔性探杆的结构。通常测量过程中被测物体会发生多维的位移，所以，传统测量方法采用万向节结构适应被测物体发生的错动情况，但是，万向节存在间隙、摩擦、锈蚀、灰尘等问题。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种实现精确温度补偿及位移感应的带测温功能的光纤光栅位移装置。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种带测温功能的光纤光栅位移装置，包括底板及设置在底板上的导轨、线性轴承、探杆、支架、弹簧、光纤光栅及光纤光栅温度传感器，
所述的探杆为刚性探杆及连接在刚性探杆前端的柔性探杆，刚性探杆架设在导轨上，后端经所述的弹簧与架设在所述的支架上的光纤光栅连接，
所述的线性轴承配合连接在刚性探杆及柔性探杆的连接部位，
所述的弹簧处于预张拉状态并根据探杆的运动方向改变张拉状态，
所述的光栅温度传感器测量内部的温度变化并对传感器进行温度补偿，设置在光纤光栅的侧部。
所述的柔性探杆为适应除测量方向以外其他维度的位移而不被破坏的细长金属杆。
所述的导轨与刚性探杆上设置的限位销配合控制刚性探杆在一维方向运动不会扭转。
所述的线性轴承为限制刚性探杆只能在一维方向移动的轴承。
所述的刚性探杆及柔性探杆作用于弹簧带动光纤光栅产生轴向形变使光纤光栅中心波长发生变化。
所述的光纤光栅通过焊头固定在支架两侧上，支架一侧为较厚的刚性结构，另一侧为较薄的弹片结构。
所述的较薄的弹片结构靠近光纤光栅与弹簧的连接端。
与现有技术相比，本实用新型通过柔性探杆的细长杆结构很好的适应被测物体发生的错动情况，通过光纤激光信号能对柔性探杆伸出长度准确的感应，同时对温度做出感应，在温度环境变化情况下实现精确温度补偿。
附图说明
图1为本实用新型的主视结构示意图；
图2为本实用新型的俯视结构示意图。
图中，1为光纤光栅、2为支架、3为弹簧、4为导轨、5为刚性探杆、6为线性轴承、7为柔性探杆、8为底板、9为光纤光栅温度传感器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
实施例
一种带测温功能的光纤光栅位移装置，其结构如图1-2所示，包括底板8及设置在底板8上的导轨4、线性轴承6、探杆、支架2、弹簧3、光纤光栅1及光纤光栅温度传感器9。
本实施例中，采用的探杆为刚性探杆5及连接在刚性探杆5前端的柔性探杆7，刚性探杆5架设在导轨4上，导轨4与刚性探杆5上设置的限位销配合，控制刚性探杆5在一维方向运动不会扭转。柔性探杆7为适应除测量方向以外其他维度的位移而不被破坏的细长金属杆。刚性探杆5及柔性探杆7的连接部位还匹配连接有线性轴承6，限制刚性探杆5只能在一维方向移动。弹簧3的一端连接刚性探杆5，另一端连接架设在支架2上的光纤光栅1，在使用时，弹簧3处于预张拉状态并根据探杆的运动方向改变张拉状态，刚性探杆5及柔性探杆7作用于弹簧3带动光纤光栅1产生轴向形变使光纤光栅1的中心波长发生变化。光纤光栅1通过焊头固定在支架2两侧上，支架2的一侧为较厚的刚性结构，连接弹簧3的另一侧为较薄的弹片结构。光栅温度传感器9设置在光纤光栅1的侧部，测量内部的温度变化并对传感器进行温度补偿。
本实施例通过柔性探杆7的细长杆结构能够很好的适应被测物体发生的错动情况。通过光纤激光信号能对柔性探杆伸出长度准确的感应，同时对温度做出感应，在温度环境变化情况下实现精确温度补偿。
Claims (7)
1.一种带测温功能的光纤光栅位移装置，其特征在于，包括底板及设置在底板上的导轨、线性轴承、探杆、支架、弹簧、光纤光栅及光纤光栅温度传感器，
所述的探杆为刚性探杆及连接在刚性探杆前端的柔性探杆，刚性探杆架设在导轨上，后端经所述的弹簧与架设在所述的支架上的光纤光栅连接，
所述的线性轴承配合连接在刚性探杆及柔性探杆的连接部位，
所述的弹簧处于预张拉状态并根据探杆的运动方向改变张拉状态，
所述的光栅温度传感器测量内部的温度变化并对传感器进行温度补偿，设置在光纤光栅的侧部。
2.根据权利要求1所述的一种带测温功能的光纤光栅位移装置，其特征在于，所述的柔性探杆为适应除测量方向以外其他维度的位移而不被破坏的细长金属杆。
3.根据权利要求1所述的一种带测温功能的光纤光栅位移装置，其特征在于，所述的导轨与刚性探杆上设置的限位销配合控制刚性探杆在一维方向运动不会扭转。
4.根据权利要求1所述的一种带测温功能的光纤光栅位移装置，其特征在于，所述的线性轴承为限制刚性探杆只能在一维方向移动的轴承。
5.根据权利要求1所述的一种带测温功能的光纤光栅位移装置，其特征在于，所述的刚性探杆及柔性探杆作用于弹簧带动光纤光栅产生轴向形变使光纤光栅中心波长发生变化。
6.根据权利要求1所述的一种带测温功能的光纤光栅位移装置，其特征在于，所述的光纤光栅通过焊头固定在支架两侧上，支架一侧为较厚的刚性结构，另一侧为较薄的弹片结构。
7.根据权利要求6所述的一种带测温功能的光纤光栅位移装置，其特征在于，所述的较薄的弹片结构靠近光纤光栅与弹簧的连接端。
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