[实用新型]温度自补偿光纤光栅位移传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种位移测量装置，尤其是对土木工程结构模型试验和长期使用过程中的位移进行测量的传感器。

背景技术

目前，普通电式、振弦式位移传感器安装在结构上，可以短期或者长期测量结构在各种荷载下的位移，以分析结构的受力状况。但此类位移传感器在工程应用中尚有一定的局限性，如电式位移传感器容易受到电磁干扰、测量信号不稳定，振弦式位移传感器长期使用时会产生徐变、长期稳定性差等。

为了开发性能更为优良的位移传感器用于结构的状态测量，选用新型的测量原理并进行合理的传感器设计是有效途径之一。光纤布拉格光栅传感(Fiber Bragg Grating，FBG)是一种新型的传感原理，它以光波为信号载体，并采用波长调制，不受光强的影响，信号稳定，在土木工程结构的各种场合都具有良好的传感性能。利用光纤光栅原理制作的位移传感器能有效的测量结构的位移，且制作出的传感器具有体积小、测量精度高、抗电磁干扰、耐腐蚀、可靠性和稳定性好、耐久性好等优点。

实用新型内容

技术问题：本实用新型的目的是提供一种光纤光栅位移传感器，它能对工程结构的位移反应进行实时准确的测量；同时，在测量的过程中能自动对温度变化引起的干扰进行补偿并且获得测量点的温度值。

技术方案：本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

本实用新型的温度自补偿光纤光栅位移传感器，该温度自补偿光纤光栅位移传感器的外壳由金属盒和金属盒盖组成，还包括探头、隔板、连接杆、限位板、左光纤光栅传感装置和右光纤光栅传感装置；其中隔板横向设置在金属盒的内部、左右两端及底部与金属盒内壁固定，将金属盒分割成上下两个空腔，隔板中部开设有长孔；探头布置在金属盒的上部空腔内，两端分别从金属盒的左右两侧壁穿出；连接杆的一端穿过长孔与探头相连，连接杆在位于隔板的上下两侧分别设置限位板，以防止连接杆发生上下滑动；左光纤光栅传感装置和右光纤光栅传感装置结构相同，在金属盒的下部空腔内相互对称放置，分别通过弹簧与连接杆的另一端连接；

所述左光纤光栅传感装置从左至右依次设置左金属连接块、第一光纤光栅传感器、右金属连接块与左弹簧；其中左金属连接块的左端与金属盒的内壁固定连接，第一光纤光栅传感器的左右两端分别连接左金属连接块的右端和右金属连接块的左端，右金属连接块的右端与左弹簧的一端连接，左弹簧的另一端与连接杆的另一端连接；

所述右光纤光栅传感装置与左光纤光栅传感装置结构对称，从左至右依次包括右弹簧、第一金属连接块、第二光纤光栅传感器、第二金属连接块，右弹簧的左端与连接杆的另一端连接，右弹簧的右端与第一金属连接块的左端连接，第二光纤光栅传感器的左右两端分别与第一金属连接块的右端、第二金属连接块的左端连接，第二金属连接块的右端与金属盒的右侧壁固定；

第一光纤光栅传感器的光纤导线的一端依次穿过左金属连接块、金属盒的内壁后伸出金属盒的外部形成第一尾纤，另一端穿过右金属连接块后形成第二尾纤；第二光纤光栅传感器的光纤导线的一端穿过第一金属连接块后形成第三尾纤，另一端依次穿过第二金属连接块和金属盒的右侧壁后形成第四尾纤；第一光纤光栅传感器与第二光纤光栅传感器通过第二尾纤与第三尾纤焊接连接；

本实用新型的温度自补偿光纤光栅位移传感器，左光纤光栅传感装置和右光纤光栅传感装置与金属盒底板的接触面以及限位板与隔板之间的接触面设置润滑材料。

本实用新型的温度自补偿光纤光栅位移传感器，所述第一光纤光栅传感器包括毛细金属管、环氧树脂、裸光纤光栅，其中裸光纤光栅被环氧树脂封装在毛细金属管中，裸光纤光栅的两端分别穿出毛细金属管的两端在管腔外形成第一尾纤和第二尾纤；所述第二光纤光栅传感器与第一光纤光栅传感器的结构相同。

有益效果：

本实用新型的温度自补偿光纤光栅位移传感器，在利用光纤光栅位移传感器测量位移的同时还能得到结构的温度变化，具有温度自补偿功能，不需要额外的温度测量装置。而且其具有长期稳定性好、测量精度高、量程大及性能稳定等优点。另外，本实用新型是将探头通过弹簧与光纤光栅相连并安装于外壳内，结构较为简单。

附图说明

图1是本发明的内部构造示意图；

图2是图1中沿A-A方向的剖面构造示意图；

图3是图1中沿B-B方向的剖面构造示意图；

图4金属盒2的左视图；图5金属盒2的右视图；

图6是第一光纤光栅传感器25构造示意图；

图7是右光纤光栅传感装置构造示意图；图8是隔板3的俯视图；