[发明专利]一种光纤光栅位移传感器

说明书

本发明公开了一种光纤光栅位移传感器，包括基座、推杆、第一光纤光栅、第二光纤光栅、第一转动杆、第二转动杆；基座的一侧开有出纤孔，上侧开有上通孔，基座的内部中间设有第一圆柱、第二圆柱和第三圆柱，第三圆柱位于基座的中心，第一圆柱和第二圆柱分别位于第三圆柱的上下两侧；第一转动杆和第二转动杆相接的一端固定于第三圆柱的顶部，另一端悬空；转动杆在推杆的作用下绕第三圆柱自由旋转；第一光纤光栅和第二光纤光栅的两端分别绕过第一圆柱和第二圆柱后固定在第一转动杆和第二转动杆的两端；光纤尾纤通过出纤孔引出。本发明提供的传感器灵敏度高、抗电磁干扰、无信号畸变、结构简单、稳定性高、可长期实时在线监测。

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，具体涉及一种光纤光栅位移传感器。

背景技术

位移监测是结构健康监测中最基本的测量项目之一，对位移的实时监测在机械装备、土木工程等重大结构的变形、开裂、滑动监测中起到重要作用。目前，位移监测方面应用最多的是传统的电类传感器，但是电类传感器存在易受电磁干扰、稳定性差、难以长期实时监测及易受复杂恶劣的野外工作环境影响等缺点，对于位移变形测量中难以保证测量精度，且不具备远距离监测及数据传输功能，导致电类传感器的应用受到了极大限制。因此，亟待研发高灵敏度、抗电磁干扰能力强、适应复杂恶劣环境的可长期实时监测的位移传感器。

在此情况下，光纤光栅传感器应运而生。光纤光栅利用光纤材料的光敏性，在纤芯内形成空间相位光栅。由于特有的优点，光纤光栅被广泛应用于传感器的设计。现有的光纤光栅传感器存在下列问题：直拉光栅，将光栅一端固定，另一端连接到移动端，但此法量程非常小(0.6mm)，且很容易拉断光栅；悬臂梁结构采用双光纤光栅粘贴在悬臂梁上下表面实现温度补偿，但此法的传感器尺寸较大，楔形块在水平滑动时易引起竖直方向的移动，在相同的水平位移情况下，竖直方向的微小移动会改变悬臂梁的挠度，使得光栅波长发生变化，降低传感器的测量准确度。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种光纤光栅位移传感器，该传感器灵敏度高、抗电磁干扰、无信号畸变、结构简单、稳定性高、可长期实时在线监测。

为此，本发明采用了以下技术方案：

一种光纤光栅位移传感器，包括基座、推杆、第一光纤光栅、第二光纤光栅、第一转动杆、第二转动杆；所述基座的一侧开有出纤孔，上侧开有上通孔，基座的内部中间设有第一圆柱、第二圆柱和第三圆柱，所述第三圆柱位于基座的中心，所述第一圆柱和第二圆柱分别位于第三圆柱的上下两侧；所述第一转动杆和第二转动杆首尾相接水平布置，相接的一端固定于第三圆柱的顶部，另一端悬空；所述推杆为三叉型结构，向上的一端穿过上通孔与被测对象相连，向下的两个分支分别抵触第一转动杆和第二转动杆，转动杆在推杆的作用下绕第三圆柱自由旋转；所述第一光纤光栅和第二光纤光栅的两端分别绕过第一圆柱和第二圆柱后固定在第一转动杆和第二转动杆的两端；光纤尾纤通过出纤孔引出后连接到解调装置。

优选地，所述第一光纤光栅和第二光纤光栅经过预拉伸后两端固定。

优选地，还包括胶黏剂，所述第一光纤光栅和第二光纤光栅采用胶黏剂固定于第一转动杆和第二转动杆的两端。

优选地，所述第一圆柱、第二圆柱和第三圆柱的表面足够光滑，第一圆柱与第二圆柱对称布置在第三圆柱的两侧，三个圆柱与基座为一体式结构。

优选地，所述第一转动杆和第二转动杆在第三圆柱的固定处设置有扭簧，用于不受推杆作用时回复到初始位置。

优选地，所述推杆与上通孔之间设置有弹簧，用于实现推杆的往复运动。

优选地，通过出纤孔引出的光纤尾纤套有松套管并采用铠装护管进行保护。

优选地，所述基座和推杆的材质均为铝合金，所述第一转动杆和第二转动杆的材质均为合金钢。

优选地，所述基座的外形包括长方体型框结构、正方体型框结构、球型框结构。