[发明专利]一种光纤光栅传感器施加恒定预应力的封装装置

说明书

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，尤其涉及一种光纤光栅传感器施加恒定预应力的封装 装置。

背景技术

光纤Bragg光栅中心波长能够直接受应变、温度等因素调制，并有着良好的线性响应， 是十分理想的应变、温度测量元件。光纤光栅具有抗电磁干扰能力、灵敏度高、体积小、 重量轻、耐腐蚀、测量范围广、易集成、结构简单、便于复用等许多优点，且可组成智能 化分布式传感器网络。近几年来，基于光纤Bragg光栅的测量技术得到快速发展，已被逐 步应用到大型土木工程结构、能源化工、制造业以及航空航天等工程领域。

光纤光栅经过不同的封装形式，可以制作成温度、应变、压力、位移、加速度、电流、 电压、磁场、频率和浓度等参量的光纤光栅传感器。其传感机理都是通过将封装结构对被 测物理参量的感应传递给光纤光栅，引起光纤光栅的中心波长漂移。因此，光纤光栅与封 装结构之间的结合状态直接影响着光纤光栅传感器测试的准确性、重复性和一致性。

光纤光栅未受预应力时处于相对自由的状态，会有一定的弯曲，且弯曲的方向不确定， 此时将光纤光栅固定在封装基体上，其中心波长的漂移不能真实反映封装基体被测物体参 量的感应，导致传感器测试信号的失真。若采用可施加预应力的封装装置，在封装过程中 对光纤光栅施加一定的预应力，再将光纤光栅固定在封装基体上，可保证光纤光栅与封装 基体之间稳定可靠的结合，从而有利于提高光纤光栅传感器测量的准确性、重复性和一致 性。

目前，封装光纤光栅传感器时，对光纤光栅轴向施加预应力大都采用挂砝码等方式， 这些方式不能连续控制外力的大小，因而无法满足封装技术要求所需要施加的预应力。现 有中国专利200810150477.2公开了一种光纤光栅传感器施加预应力的封装装置，通过两对 螺纹夹紧机构将光纤光栅两端夹紧，然后同样通过另一螺纹结构对光纤光栅施加预定力。 该装置螺纹夹紧机构操作不便，同时该装置无预应力显示装置，难以确定所施加预应力的 大小，对光纤光栅传感器进行批量封装时，不能实现各传感器所施加的预应力一致，降低 了光纤光栅传感器测量的一致性。因此迫切需要设计一种光纤光栅传感器施加恒定预应力 的封装装置，在裸光纤光栅封装时施加恒定的预应力并保持，以提高光纤光栅传感器测量 的准确性、重复性和一致性。

发明内容

本发明针对现有技术中的问题，提供一种光纤光栅传感器施加恒定预应力的封装装 置，该装置结构简单、体积小、成本低、操作方便、工作稳定可靠和连续可调预应力的光 纤光栅传感器施加预应力的封装装置，在光纤光栅传感器大批量封装时能够施加恒定的预 应力，以提高光纤光栅传感器测量的准确性、重复性以及一致性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种光纤光栅传感器施加恒定预应 力的封装装置，包括底座、可调式工作台、光纤夹紧机构、预应力调节装置、固定安装板， 其中可调式工作台、预应力调节装置、固定安装板均设置在底座上，预应力调节装置位于 底座的一侧，固定安装板位于底座的另一侧，可调式工作台位于预应力调节装置与固定安 装板之间，光纤放置在可调式工作台上；光纤的一端通过光纤夹紧机构定位在预应力调节 装置上，另一端通过光纤夹紧机构定位在固定安装板上。

按上述技术方案，预应力调节装置包括丝杆、牵引滑块、导杆一、导杆二、导杆三、 导杆四、从动滑块、拉力计、支撑板一、支撑板二、支撑板三，其中支撑板一、支撑板二、 支撑板三彼此平行，均固定在底座上；丝杆与支撑板一相互垂直，导杆一、导杆二、导杆 三、导杆四均与丝杆平行，丝杆的两端分别通过轴承一、轴承二安装在支撑板一、支撑板 二上，导杆一、导杆二固定在支撑板一、支撑板二之间，牵引滑块位于支撑板一、支撑板 二之间，牵引滑块沿着导杆一、导杆二水平滑动，丝杆与牵引滑块之间通过螺纹连接；导 杆三、导杆四固定在支撑板二、支撑板三之间，从动滑块位于支撑板二、支撑板三之间， 从动滑块沿着导杆三、导杆四水平滑动，拉力计的一端与牵引滑块固定，另一端与从动滑 块固定。旋转丝杆，驱动牵引滑块沿着导杆一、导杆二水平移动。牵引滑块通过安装板一 与拉力计连接，从动滑块通过安装板二与拉力计连接，拉力计的两端分别用锁紧螺套一、 锁紧螺套二固定在安装板一、安装板二上，牵引滑块水平移动时将会通过拉力计带动从动 滑块沿着导杆三、导杆四水平移动，拉力计可以实时显示当前对光纤所施预应力的大小。