[发明专利]一种用于测量位移的传感器及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种位移测量装置，尤其涉及一种用于测量位移的传感器，属于光纤位移传感技术领域。

背景技术

由于山体滑坡、坝体变形、路基沉陷为具有非常大的自然灾害，对于国民生产生活产生很大的影响，传统的对于上述自然灾害的检测采用人员定期检测的方法进行检测。但是上述传统的人员检测方法容易受到很多不定因素的影响，例如人为原因造成的错误、天气原因或其他原因使得不能及时进行监测，影响到监测时间和周期、人力和物力上成本过高等一系列缺点。

发明内容

为了解决上述问题，本发明公开了如下技术方案：一种用于测量位移的传感器，所述传感器包括至少一个检测单元，该检测单元具有第一组件和第二组件，上述第一组件通过一个转动件与第二组件连接，所述第一组件和第二组件处于第一平面，所述转动件的轴线垂直于第一平面，所述第二组件通过所述转动件在第一平面内绕所述转动件的轴线转动，所述第一组件包括：第一基座以及弹性部件，第二组件包括第二基座和连接梁，所述连接梁的一端与第二基座固定连接，所述连接梁的另一端与所述转动件固定连接，其特征在于：在沿垂直于第一平面的方向上所述转动件设置有一凹槽，上述弹性部件的一端与第一基座固定连接，另一端则搭接在所述凹槽内；对于所述弹性部件，其与所述凹槽的搭接的接触面之外的部位，还粘贴有光纤光栅；当第二组件带动所述转动件在第一平面内绕所述转动件的轴线转动时，使得所述搭接在凹槽处的弹性部件发生形变。

同时，本发明还公开了一种利用所述传感器测量位移的方法，其特征在于：其包括如下步骤：

(1)将上述传感器设置在保护软管内，并将其埋入测量环境中，当上述第二组件相对于第一组件发生相对位移时，转动件的凹槽处撬动弹性部件，使弹性部件发生形变；

(2)通过光纤光栅调制解调仪探测光纤光栅中光的波长的变化，计算出第二组件相对于第一组件的旋转的角度θ。

(3)设定第一导销和第二导销之间的距离为定值L，则可通过三角函数关系计算出第二组件发生的位移D，进而得到测量部位的位移。

本发明的优点在于该位移传感器可以实施长距离远程多点的实时监测，采用远程实时监测可以有效地减少人力和物力成本，因为光纤光栅本身抗电磁干扰能力高、绝缘性能好、化学稳定性强、传输损耗小、传输容量大等特点、测量范围广等特点，可以有效地避免天气或其他人为因素对监测造成的影响，增强了测量数据的可靠性。

附图说明

图1光纤测量位移传感器的结构示意图；

图2光纤测量位移传感器的n与n+1节的连接结构示意图；

图3为长圆形连接板侧面示意图；

图4为光纤测量位移传感器测量位移的示意图。

具体实施方式

下面，参照附图1～4对本发明的光纤测量位移传感器以及测量位移方法进行说明。

在图1～2中，该传感器包括至少一个检测单元，上述传感器穿过保护软管，该检测单元具有第一组件和第二组件，上述第一组件和第二组件首尾相连组成刚性连接件，第一组件包括第一基座6、第一连接板2、第二连接板9以及悬臂梁8或弹簧片8，第一基座6设置在第一连接板2和第二连接板9之间通过固定结构固定，第一基座6中部设置有矩形槽，悬臂梁8的一端固定在矩形槽内，第二组件包括第二基座10、第三连接板5、第四连接板11、连接梁4以及导销3，第二基座8设置在第三连接板5和第四连接板11之间通过固定结构固定，导销3的两端穿过第一连接板2和第二连接板9，连接梁11的一端与第二基座10固定连接，连接梁11的另一端与导销3的中部固定连接，导销3的中部沿销体直径设置一凹槽，上述悬臂梁8的另一端搭接在导销3的凹槽内，并使悬臂梁8产生一定的预应力，光纤光栅粘贴在悬臂梁8上。

如果导销通过杠杆连接到第二组件的连接梁，那么容易提高测量的范围，使得第二组件的微小位移也能有效撬动悬臂梁，从而光纤光栅发挥其作用。

如果预先为悬臂梁施加预应力使其发生预先的形变，即此时第二组件相对第一组件有一个预先的角度，则在该传感器的应用中可以测量第二组件相对于第一组件正负角度。也就是说，如果形变变小的话对应于产生了负角度，那么测量范围会扩大到负角度。

在实际应用中，如图2所示，可将n节这样的装置依次连接，便可测量多点位移。

在其他实施例中，所述固定结构可以为：垂直于连接板有两个孔，用两根螺丝同时穿过连接板和基座将第一基座固定。连接板的形状可以为矩形，也可以为如图3所示的长圆形。