[实用新型]用于船体结构的长基应力传感器

说明书

技术领域

本实用新型属于光纤光栅传感器技术领域，涉及海洋船舶结构应力检测及灾害预防。更具体地说是一种用于船体结构的长基应力传感器。

背景技术

在交通运输工具中,船舶具有装载量大,费用低等优点,然而远洋船舶营运条件复杂,在恶劣的环境中，船舶安全问题尤显突出。很多意外的情况是无法预测的，驾驶人员需要准确掌握船体的实际结构强度，因而在正常及受到偶然载荷作用下的船体应力检测具有积极的意义。

光纤光栅传感器具有抗电磁干扰、电绝缘性能好，具有安全可靠的优点且传输损耗小、体积小，几何形状可塑，可实现远距离遥控监测，便于组成传感网络。光纤本身耐腐蚀，化学性能稳定，因此光纤传感器适宜于在海洋船舶这样恶劣环境中使用。

用于船体结构的长基应力光纤光栅传感器系统是在船体结构中设置应力传感器网络，实现船体结构应力变化的自动化监测。它能够对船上的重要结构部位，为船上决策者提供真实可靠的数据，保障船上人员及物资安全，增强船舶抗灾害能力，提高安全性能，为保证船舶安全提供科学依据。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种用于海洋船舶结构的长基应力传感器系统设计，实现在恶劣环境下船舶结构应力的实时监测。

本实用新型为了实现上述目的，采用如下技术方案：

一种用于船体结构的长基应力传感器，其特征在于所述的传感器系统包括：应力敏感器件、预固定装置、调节装置、密封装置、安装工具；

其中所述的应力敏感器件由单根光纤光栅7构成，光纤光栅的两端粘贴在传感器底座活动板2上由顶丝修正光纤光栅的预拉值，由水密法兰连接到传输光缆；

所述的预固定装置包括传感器底座活动板2，传感器底座固定板6；传感器底座固定板6设置在光纤光栅7的前端，光纤法兰座圆圈里面设置多层密封圈；

调节装置由顶丝构成，敷设光纤光栅7时，光纤光栅一端固定在传感器底座固定板6上，另一端固定在顶丝上，再安装到传感器底座活动板2，通过对照解调仪的示数来调整顶丝位置，修正光纤光栅的预拉值；

所述密封装置包括：密封盒盖1、连接管5、传感器罩壳9，密封盒盖1与传感器底座活动板2之间裸露的光纤光栅套接聚四氟乙烯材质的连接管5，保护管4安装在传感器顶座3和传感器底座固定板6之间，光纤光栅7穿过保护管4，经过连接管5后进入密封盒盖1，密封盒盖1内部的顶丝拉紧光纤光栅7。

本实用新型所述用于船体结构的长基应力传感器，其特征在于：用于船体结构的长基应力传感器安装在316L不锈钢保护管4内，在传感器底座固定板端，光纤光栅通过法兰盘引出。

本实用新型所述用于船体结构的长基应力传感器，其特征在于所述安装工具8由铝板加工而成。经过安装工具8在船体固定好传感器后，整体安装传感器罩壳9并锁紧螺栓。

本实用新型进一步公开了用于船体结构的长基应力传感器的使用方法，其特征在于：

（1）当船体在外界或内部的作用力下发生变化使，在密封好的传感器内部，传感器顶座3和传感器底座固定板6发生相对位移，固定在两个底座和之间的光纤光栅受到拉力作用产生形变，导致光纤光栅7中传导的激光波长发生变化；

（2）船体结构的应力以光纤光栅的波长变化的形式在解调仪端显示，光纤光栅的形变与光纤光栅的波长变化基本是线性关系的，通过解调仪端的补偿算法，最终获得光纤波长与船舶结构的应力值。

传感器利用316L不锈钢保护管及密封盒盖，提高了系统的水密性和防破坏功能。铝制的平板安装工具在方便安装传感器的同时，也起到了校准及准直的功能，有效减少传感器的施工难度，提高系统的测量精度，便于后期维护。

本实用新型更加详细的描述如下：

用于船体结构的长基应力传感器系统所述的传感器系统包括：应力敏感器件、预固定及调节装置、密封及罩壳装置、安装工具。

所述长基应力传感器的敏感器件是由单根光纤光栅构成，最大可测量形变是2000，光纤光栅的形变与光纤光栅的波长变化基本是线性关系的，通过解调仪端的补偿算法，最终获得光纤的波长与船舶结构的应力值之间是呈比例变化的。预制光纤光栅的两端粘贴在传感器底座活动板，由顶丝修正光纤光栅的预拉值，最终由水密法兰连接到传输光缆，最终船体结构的应力以光纤光栅的波长变化的形式在解调仪端显示。该设计具有初始零位可调功能：利用安装工具可实现传感器零位的调整，具有准直功能。系统便于安装，校准、线缆敷设简单。针对海洋潮湿、浪涌等恶劣工况条件。