[发明专利]一种全玻璃制造的光纤光栅倾角传感器

说明书

本发明公开了一种全玻璃制造的光纤光栅倾角传感器，包括玻璃盖体、玻璃筒、玻璃块、十字架玻璃杆、等强度钢化玻璃梁、第一光纤光栅、第二光纤光栅；所述玻璃筒上部的内壁设置有内螺纹，与玻璃盖体圆柱面的外螺纹通过螺纹连接形成一个密闭的空间；所述等强度钢化玻璃梁固定在玻璃盖体上，所述十字架玻璃杆固定在等强度钢化玻璃梁的下方，所述玻璃块固定在十字架玻璃杆的下端；所述第一光纤光栅和第二光纤光栅均固定在等强度钢化玻璃梁的表面，第一光纤光栅和第二光纤光栅的尾端光纤均从玻璃盖体的光纤出入孔引出。本发明解决了现有倾角传感器灵敏度不高、结构复杂及测量时间过长等问题，延长了传感器的寿命，适用范围广。

技术领域

本发明属于传感器技术领域，涉及到光纤传感技术，具体涉及一种全玻璃制造的光纤光栅倾角传感器。

背景技术

随着检测手段的不断发展，除了常规的温度、压力和加速度等物理量的测量外，越来越多的场合需要测量物体的倾斜状态；在一些工程建设中，还有许多测量问题亟待解决，且工程结构的形变监测及结构的角度测量也是其中很重要的方面，因此，这就需要倾角传感器来检测。倾角传感器用于测量一个对象相对于参考面或基准线的角偏转。它们也经常被用于航空领域(如监测飞机着陆的姿态)、水利工程(如堤坝和斜坡的倾斜量)和土木工程(如监测塔和桥梁支架的倾斜)等大型基础设施。

倾角传感器经常用于系统的水平测量，从工作原理上可分为“固体摆”式、“液体摆”式、“气体摆”三种倾角传感器，倾角传感器还可以用来测量相对于水平面的倾角变化量。倾角传感器一般采用非接触式测量，实时检测被测量物体当前的姿态倾角，使用简单，无需找回相对变化的两个面安装，内置MCU控制系统，内置垂直陀螺仪和加速度计，集成姿态解算器。

目前，一般固体类型的倾角传感器有明确的摆长和摆心，而在实用中产品类型较多为电磁摆式，虽然其产品测量范围、精度及抗过载能力较高，应用也较为广泛，但易受电磁干扰，且在连续性、实时性和测量灵敏度等方面也越来越难以满足现今的监测要求。光纤光栅作为一种新类型的传感器已被广泛应用于温度、应变、压力、拉力、加速度和倾角的测量。光纤光栅倾角传感器不仅具有避免电磁干扰、电绝缘性好、耐久性强、耐高温、抗腐蚀、灵敏度高、便于组网、可实现分布式测量等特点，还适合用于隧道、边坡等野外恶劣环境中。

现有技术中存在的主要问题和不足包括：

现有的光纤光栅倾角传感器，其各个部件的组成中，有玻璃材质的光纤光栅元件、金属材质的外壳、金属元件的弹性元件等等，各个不同材料的部件的热胀冷缩特性不相同，导致在温度大范围变化的环境中工作时，不同零部件热应变存在巨大差异，进而导致传感器易出现裂纹、光纤光栅元件的粘贴脱落等问题，严重影响传感器的性能。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题和不足，本发明提供了一种全玻璃制造的光纤光栅倾角传感器，解决了现有倾角传感器灵敏度不高、结构复杂及测量时间过长等问题，延长了传感器的寿命，适用范围广。

为此，本发明采用了以下技术方案：

一种全玻璃制造的光纤光栅倾角传感器，包括玻璃盖体、玻璃筒、玻璃块、十字架玻璃杆、等强度钢化玻璃梁、第一光纤光栅、第二光纤光栅；所述玻璃筒上部的内壁设置有内螺纹，与玻璃盖体圆柱面的外螺纹通过螺纹连接形成一个密闭的空间；所述等强度钢化玻璃梁固定在玻璃盖体上，所述十字架玻璃杆固定在等强度钢化玻璃梁的下方，所述玻璃块固定在十字架玻璃杆的下端；所述第一光纤光栅和第二光纤光栅均固定在等强度钢化玻璃梁的表面，第一光纤光栅和第二光纤光栅的尾端光纤均从玻璃盖体的光纤出入孔引出。

优选地，所述玻璃盖体包括圆柱面、正方体块和长方体块，所述圆柱面带有外螺纹，与玻璃筒上部的内螺纹紧密连接；所述正方体块的两侧对称开设有4个螺纹孔，且在两侧中心位置的竖直方向开设有2个光纤出入孔，正方体块与等强度钢化玻璃梁的上部通过螺纹连接，等强度钢化玻璃梁紧密固定在正方体块的两侧；所述长方体块共有两个，对称布置在正方体块的下方，在中心位置开设有2个通孔，与十字架玻璃杆的顶端连接并限定其只在一个维度上发生摆动。