[实用新型]光纤光栅全方位倾角仪

说明书

本实用新型提供了一种光纤光栅全方位倾角仪，属于传感器技术领域，包括壳体、万向摆杆、短轴、长轴和转动架，下设摆锤的万向摆杆上端固定在短轴上，设于短轴上方的长轴与之交叉设于转动架内，短轴两端与转动架转动相连，长轴两端与转动架固定相连，长轴两端与壳体转动连接；短轴端部的第一偏心凸轮外圆与设于转向架上的推杆配合，推杆端部与固定在转向架上的第一等强度梁的自由端相接触；长轴上的第二偏心凸轮的外圆与第二等强度梁的自由端接触，第二等强度梁与壳体相连；第一等强度梁和第二等强度梁上均设有与光纤光栅解调仪相连的应变光栅，通过应变光栅来感知万向摆杆的摆动角度，确定被测量物的倾斜角度及方向。

技术领域

本实用新型属于传感器技术领域，更具体地说，是涉及一种光纤光栅全方位倾角仪。

背景技术

在高层建筑、深坑、高边坡等工程领域，沿着竖直方向不同高度或者深度处的倾斜、变形信息的监测非常重要，通过监测，可掌握它们的倾斜、变形情况及其变化趋势。这种倾斜或者变形的测量技术中，传统的电测斜仪应用非常普遍，例如在边坡变形监测中，工作人员通过在边坡内部沿竖直方向钻孔，埋入商业测斜管，将电测斜仪放入测斜管中，从测斜管底端开始，依次按照等高度的间隔提升电测斜仪，再记录各个高度处的电测斜仪测量的变形值，得到边坡沿竖直方向不同高度的分布式变形信息。这种测量方法，由于电测斜仪测量的输出信号为弱电，一方面，仪器的抗干扰能力差，读数不稳定；另一方面，工作人员的每次测量都必须到边坡现场实施，工作开展非常不便，不同的工作人员受主观影响后的读数结果也容易不同，而且无法做到实时监测，对边坡变形等无法实时、及时的掌握。

光纤光栅传感技术因其抗电磁干扰、可多个传感器串接复用、可远程实时监测以及精度高等突出优势，非常适用于边坡等野外恶劣环境中的实时监测，因此基于光纤光栅原理的分布式变形测量技术研究不断。其中，光纤光栅传感器是目前应用最为广泛的光纤传感器之一，可测量应变、温度、压力、位移、流量、液位等参数。其传感原理一般基于被测参数变化引起光栅周期和有效折射率的变化，从而导致光栅特征波长的变化，通过测量特征波长的移动量来测量上述参数。通过对国内外资料的查阅发现，到目前为止有关光纤光栅倾角仪方面的研究并不完善，还处于探索开发阶段。

现有的光纤光栅倾角仪传感器由于精度低、寿命短、体积大等缺点难以应用于工程结构的变形监测，并且现有的大部分光纤光栅倾角仪只能对已知倾斜方向的倾斜物体进行倾角监测，工程应用受到极大限制，为解决此类问题，特意设计制作了新型的光纤光栅全方位倾角仪，可对沿任意方向倾斜的物体进行倾角监测，对于土木工程结构变形监测具有十分重要的意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种光纤光栅全方位倾角仪，以解决现有技术中存在的传统光纤光栅倾角仪传感器存在的精度低、寿命短、体积大以及仅能对已知倾斜方向的倾斜物体进行倾角监测的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种光纤光栅全方位倾角仪，包括用于与被测物体相连的壳体，所述壳体内设有万向摆杆、短轴、长轴和中空的转动架，所述万向摆杆的上端固定在短轴上，所述万向摆杆的下端设有摆锤；所述长轴设置于所述短轴的上方、且与所述短轴交叉设置于所述转动架内，所述短轴的两端与所述转动架转动相连，所述长轴的两端与所述转动架固定相连，所述长轴的两端贯穿所述转动架并与所述壳体转动连接；所述短轴的端部设有第一偏心凸轮，所述第一偏心凸轮的外圆与设置于所述转动架上的推杆配合，所述推杆的端部与固定在转动架上的第一等强度梁的自由端相接触；所述长轴上设有第二偏心凸轮，所述第二偏心凸轮的外圆与第二等强度梁的自由端接触，所述第二等强度梁的固定端与所述壳体相连；所述第一等强度梁和第二等强度梁上均设有与光纤光栅解调仪相连的应变光栅；所述第一等强度梁和第二等强度梁均具有初应变。

进一步地，所述壳体内还设有温度补偿光栅，所述温度补偿光栅与所述第一等强度梁及第二等强度梁上的应变光栅通过用于传输信号的光纤串联起来、并与设置于所述壳体外部的光纤光栅解调仪相连；所述壳体上设有用于所述光纤穿过的过孔。