專利名稱:一種用于船體應(yīng)力監(jiān)測的光纖加速度傳感器結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于船體應(yīng)力監(jiān)測的光纖加速度傳感器結(jié)構(gòu)，它是將光纖光柵加速度傳感器放置在剛性的密閉殼體中，將密閉殼體布設(shè)在船艏，在傳感器、密閉殼體、船體之間保持剛性連接，感知變化最劇烈的砰擊載荷。在光纖出口處利用防水、防腐蝕結(jié)構(gòu)對其進(jìn)行密閉保護(hù)，傳輸光纖插口利用標(biāo)準(zhǔn)FC連接器可與解調(diào)儀通信，完成對船體應(yīng)力的實時監(jiān)測。本實用新型使用密閉殼體及連接器對光纖光柵加速度傳感器進(jìn)行保護(hù)，并在殼體內(nèi)灌封硅膠防止海水滲入，并利用防水膠對金屬連接處進(jìn)行防水保護(hù)，使得其可工作在船舶這樣高腐蝕、高振動的嚴(yán)苛環(huán)境下。
【專利說明】一種用于船體應(yīng)力監(jiān)測的光纖加速度傳感器結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于光纖光柵傳感器領(lǐng)域，特別涉及一種在高腐蝕、劇烈振動惡劣環(huán)境下對船體結(jié)構(gòu)應(yīng)力實時監(jiān)測的光纖光柵加速度傳感器結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]船舶結(jié)構(gòu)長期服役在惡劣的海洋環(huán)境中，受到風(fēng)載荷、波浪載荷、冰載荷、深水壓力載荷等作用，有時還要遭到船體碰撞、爆炸等沖擊影響。在這些惡劣的環(huán)境載荷長期作用下，結(jié)構(gòu)容易發(fā)生各種災(zāi)害性事故，造成巨大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。實時在線的船體載荷測量，及時為駕船人員提供客觀可靠的信息，使船體在航行中抵抗各種風(fēng)險，成為急需解決的問題；而國內(nèi)在該領(lǐng)域的研究還處于起步階段，并無相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品。因此研究基于光纖光柵傳感器的船體應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)船體結(jié)構(gòu)應(yīng)力參數(shù)的實時監(jiān)測有著非常重要的實際意義和經(jīng)濟(jì)價值。其中加速度傳感器作為監(jiān)測船體砰擊載荷的主要傳感器，通過該傳感器測量信號能直接反應(yīng)出船體所遭受的砰擊波浪的大小強(qiáng)度，為船體航向調(diào)整具有重要的意義，是船體應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)重要的組成部分。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種在高腐蝕、強(qiáng)振動的船舶環(huán)境中有效進(jìn)行應(yīng)力檢測的加速度傳感器設(shè)備結(jié)構(gòu)。
[0004]本實用新型解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案如下:
[0005]一種用于船體應(yīng)力監(jiān)測的光纖加速度傳感器結(jié)構(gòu)，其特征是:包括光纖光柵加速度傳感器1、光分路器2、密閉殼體3、接口螺母4、外法蘭盤5、防腐防水膠圈6、非標(biāo)光纖插頭7、插頭保護(hù)套8、封閉式尾彈簧9、傳輸光纖10、FC連接器11、防水膠層12 ;其中光纖光柵加速度傳感器I與光分路器2安裝在密閉殼體3中,光分路器2由非標(biāo)光纖插頭7與傳輸光纖10連接，非標(biāo)光纖插頭7由接口螺母4、外法蘭盤5、防腐防水膠圈6及插頭保護(hù)套8進(jìn)行防水防腐蝕保護(hù)，最終構(gòu)成密封結(jié)構(gòu)。傳輸光纖10在非標(biāo)光纖插頭7的尾處由封閉式尾彈簧9保護(hù)防止過度彎折，并最終由FC連接器11與光纖傳感器相連。
[0006]本實用新型所述的密閉殼體3、非標(biāo)光纖插頭7、插頭保護(hù)套8的金屬部分使用316不銹鋼材質(zhì)，在接口螺母4中有內(nèi)、外螺紋分別與非標(biāo)光纖插頭7與插頭保護(hù)套8鎖緊。在密閉殼體3中，光纖加速度傳感器I保持剛性安裝，且光纖加速度傳感器1、光分路器2及通信光纖上使用硅膠灌封，在密閉結(jié)構(gòu)中得金屬連接處都涂抹有防水膠層，以防止海水侵蝕。
[0007]本實用新型所述的非標(biāo)光纖插頭7的尾處利用封閉式尾彈簧9保持光纖同軸性。
[0008]本實用新型將光纖光柵加速度傳感器放置在剛性的密閉殼體中，將密閉殼體布設(shè)在船艏，在傳感器、密閉殼體、船體之間保持剛性連接，感知變化最劇烈的砰擊載荷。在光纖出口處利用防水、防腐蝕結(jié)構(gòu)對其進(jìn)行密閉保護(hù)，傳輸光纖插口利用標(biāo)準(zhǔn)FC連接器可與解調(diào)儀通信，完成對船體應(yīng)力的實時監(jiān)測。
[0009]光纖光柵加速度傳感器是由粘貼有光纖光柵的懸臂梁、質(zhì)量慣性塊以及相關(guān)的結(jié)構(gòu)構(gòu)成。采用回復(fù)性與彈性均較好的65#錳鋼材料制作懸臂梁。根據(jù)彈性力學(xué)的原理，當(dāng)被測物體振動，質(zhì)量慣性塊移動，懸臂梁將產(chǎn)生一個與施力方向相反的慣性力，由于慣性力的作用，懸臂梁將發(fā)生彎曲，帶動傳感光纖光柵伸長或壓縮，光的中心波長同時產(chǎn)生漂移。通過解調(diào)儀檢測光纖光柵中心波長的漂移量大小及方向，即可測量加速度的矢量信肩、O
[0010]利用密閉殼體316不銹鋼材質(zhì)的抗腐蝕性、高強(qiáng)度、防水性對光纖光柵加速度傳感器進(jìn)行保護(hù)，滿足在船舶這樣的嚴(yán)苛工作環(huán)境。在傳感器的光纖光柵與傳輸光纖之間利用光分路器進(jìn)行連接，同時也可以利用光分路器可實現(xiàn)多加速度傳感器的串聯(lián)使用，可實現(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)的搭建，實現(xiàn)對全船的實時監(jiān)測，也可以利用多個單軸光纖光柵加速度傳感器組成一個多軸加速度傳感器結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)對船體的多方向應(yīng)力實時監(jiān)測。
[0011 ] 光分路器的輸出口由傳輸光纖引出，接口處利用法蘭盤的內(nèi)螺紋與非標(biāo)光纖插口連接，保證了光纖端面的對齊，且光纖加速度傳感器、光分路器及通信光纖上使用硅膠灌封。在利用法蘭盤的外螺紋對插頭保護(hù)套進(jìn)行鎖緊，插頭保護(hù)套對非標(biāo)光纖插口起到防水防腐蝕的作用。在法蘭盤的外螺紋與插頭保護(hù)套間有防水墊圈，在防水的同時也起到防止高鹽腐蝕、螺母銹死的作用，便于傳感器結(jié)構(gòu)的拆卸維護(hù)。
[0012]在非標(biāo)光纖插口的錐尾處和插頭保護(hù)套膠層之間涂抹防水膠層，在固定光纖尾芯的同時，也對非標(biāo)光纖插口進(jìn)行防水保護(hù)。在連接處利用插頭保護(hù)套對光纖進(jìn)行保護(hù)，封閉式尾彈簧構(gòu)成尾纖的特殊保護(hù)結(jié)構(gòu)，防止過度彎折，避免光纖因小半徑折繞而帶來的損壞。
[0013]本實用新型公開了的用于船體應(yīng)力監(jiān)測的光纖加速度傳感器結(jié)構(gòu)，特別涉及一種在高腐蝕、劇烈振動惡劣環(huán)境下對船體結(jié)構(gòu)應(yīng)力實時監(jiān)測的光纖光柵加速度傳感器結(jié)構(gòu)。適用于利用FC接口的傳輸光纖與解調(diào)儀連接，以應(yīng)用于船體應(yīng)力的動態(tài)實時監(jiān)測。光纖光柵加速度傳感器安裝在密閉殼體中，二者保持剛性連接，并灌封硅膠防止海水滲入傳感器內(nèi)部。傳感器的通信光纖經(jīng)過光分路器由非標(biāo)光纖插頭與傳輸光纖連接，非標(biāo)光纖插頭由接口螺母、外法蘭盤、防腐防水膠圈及插頭保護(hù)套進(jìn)行防水防腐蝕保護(hù)，最終構(gòu)成密封結(jié)構(gòu)。傳輸光纖在非標(biāo)光纖插頭的尾處由封閉式尾彈簧保護(hù)防止過度彎折并保持同軸性，并傳輸光纖末端由FC連接器與解調(diào)儀相連。密閉結(jié)構(gòu)中金屬部分使用316不銹鋼材質(zhì)，在防止高腐蝕海水侵蝕的同時也減輕重量，便于光纖加速度傳感器結(jié)構(gòu)的小型化。
[0014]本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果在于:
[0015](I)使用密閉殼體及連接器對光纖光柵加速度傳感器進(jìn)行保護(hù)，并在殼體內(nèi)灌封硅膠防止海水滲入，并利用防水膠對金屬連接處進(jìn)行防水保護(hù)，使得其可工作在船舶這樣高腐蝕、高振動的嚴(yán)苛環(huán)境下。
[0016](2)本實用新型中殼體及連接器的金屬部分采用316不銹鋼，保證了抗腐蝕性的同時，減小加工成本，實現(xiàn)了加速度傳感器結(jié)構(gòu)的小型化。
[0017](3)利用非標(biāo)光纖連接器保證光纖端面間對齊，保持同軸性，在防止光纖頻繁折繞的同時也保證了光纖的同軸性。

【附圖說明】

[0018]圖1為船體應(yīng)力監(jiān)測的光纖加速度傳感器結(jié)構(gòu)的內(nèi)部剖面圖；
[0019]圖2為船體應(yīng)力監(jiān)測的光纖加速度傳感器結(jié)構(gòu)中密閉連接器安裝過程示意圖；
[0020]圖3為船體應(yīng)力監(jiān)測的光纖加速度傳感器結(jié)構(gòu)的整體外觀圖；
[0021]其中:
[0022]光纖光柵加速度傳感器1、光分路器2、 密閉殼體3、 接口螺母4、
[0023]外法蘭盤5、防腐防水膠圈6、非標(biāo)光纖插頭7、插頭保護(hù)套8、
[0024]封閉式尾彈簧9、傳輸光纖10、 FC連接器11、防水膠層12。

【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和實施例本對本實用新型作進(jìn)一步說明:
[0026]實施例1
[0027]如圖1所示，這種船體應(yīng)力監(jiān)測的光纖加速度傳感器結(jié)構(gòu)基本包括:光纖光柵加速度傳感器1、光分路器2、密閉殼體3、接口螺母4、外法蘭盤5、防腐防水膠圈6、非標(biāo)光纖插頭7、插頭保護(hù)套8、封閉式尾彈簧9、傳輸光纖10、FC連接器11、防水膠層12。
[0028]傳感器的原理:光纖光柵加速度傳感器I放置在剛性的密閉殼體3中，上通信光纖卷和下通信光纖卷經(jīng)由光分路器2轉(zhuǎn)接到傳輸光纖10上，最后由標(biāo)準(zhǔn)FC連接器與光纖解調(diào)儀相連。
[0029]在這種船體應(yīng)力監(jiān)測的光纖加速度傳感器的材質(zhì)選擇上，金屬部分使用316不銹鋼加工而成，其具有良好的焊接性能，便于加工成非標(biāo)零件，有效降低結(jié)構(gòu)成本。316不銹鋼材質(zhì)耐腐蝕性好、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，適宜在船舶這種高鹽、高振動苛酷等環(huán)境條件下使用。
[0030]在光纖光柵加速度傳感器I的安裝過程中，與密閉殼體3始終保持剛性連接，使得無論任何外力的作用下，傳感器I相對于密閉殼體3的位置都保持不變。在整個光纖光柵加速度傳感器中，船體的任何受迫動作都能傳導(dǎo)到光纖光柵加速度傳感器I上，最終傳感器I中慣性塊始終保持相對運(yùn)動，帶動光纖光柵進(jìn)行受力應(yīng)變，從而減小測量誤差。且光纖加速度傳感器1、光分路器2及通信光纖上使用硅膠灌封，在密閉殼體內(nèi)部做防水保護(hù)。
[0031]如圖2所示，接口螺母4的由內(nèi)外螺紋、外法蘭盤5、防腐防水膠層6構(gòu)成，內(nèi)螺紋對應(yīng)非標(biāo)光纜插頭7，在插入光纖插芯后，擰緊內(nèi)螺絲口，利用內(nèi)螺紋間的摩擦阻力進(jìn)行自鎖，增加接口的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，且能夠保證光纖的連接端面，保證信號的穩(wěn)定可靠傳輸。外螺紋用來接入插頭保護(hù)套8，并利用防腐防水膠層6構(gòu)成墊圈，在防腐防水的同時起到防止雜質(zhì)混入螺紋口堵死螺母的作用，便于二次插拔。
[0032]如圖3所示，在非標(biāo)光纜插頭7由光纖插芯、螺絲口、防腐防水膠層12、尾彈簧9構(gòu)成，將非標(biāo)插頭7擰入接口螺母4后，在7的外圍澆灌適量防腐防水膠(約2ml)并抹勻，在防腐防水膠凝固前，擰入插頭保護(hù)套8，在插頭7和插頭保護(hù)套8之間行成防腐防水層12。最后插頭保護(hù)套8與外法蘭盤5之間固定，防腐防水膠層6使得二者之間有Imm間隙。
[0033]在安裝插頭保護(hù)套8后，尾彈簧9的封閉式尾彈簧結(jié)構(gòu)使得插頭保護(hù)套8的金屬部分不會因為機(jī)械加工導(dǎo)致的金屬毛刺而劃傷光纖的外層封皮。當(dāng)插頭保護(hù)套8鎖緊后，尾彈簧9外露約2cm長，對尾纖進(jìn)行保護(hù)，使得光纖的最小折繞半徑大于20mm，以免光纖的玻璃芯纖在連接器出口處不會折斷。
[0034]如圖1所示，光纖10的尾端接口使用標(biāo)準(zhǔn)FC連接器11，可以使用標(biāo)準(zhǔn)光纖線對光纖加速度傳感器進(jìn)行延長，最大傳輸距離可達(dá)6000m，以擴(kuò)大測量范圍，滿足不同船體結(jié)構(gòu)對傳感器的布設(shè)需求，同時也實現(xiàn)了對市面的大部分光纖解調(diào)儀的兼容，便于減小傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實施成本。
[0035]本加速度傳感器結(jié)構(gòu)可以為多傳感器串聯(lián)使用，構(gòu)成船體結(jié)構(gòu)檢測網(wǎng)絡(luò)，也可以利用多個單軸光纖光柵加速度傳感器通過幾何分布組成一個多軸加速度傳感器結(jié)構(gòu)。
[0036]除上述實施例外，凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本實用新型要求的保護(hù)范圍。本說明中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于船體應(yīng)力監(jiān)測的光纖加速度傳感器結(jié)構(gòu)，其特征是:包括光纖光柵加速度傳感器(I)、光分路器(2)、密閉殼體(3)、接口螺母(4)、外法蘭盤(5)、防腐防水膠圈(6)、非標(biāo)光纖插頭(7)、插頭保護(hù)套(8)、封閉式尾彈簧(9)、傳輸光纖(10)、FC連接器(11)、防水膠層(12);其中光纖光柵加速度傳感器(I)與光分路器(2)安裝在密閉殼體(3)中，光分路器(2)由非標(biāo)光纖插頭(7)與傳輸光纖(10)連接,非標(biāo)光纖插頭(7)由接口螺母(4)、外法蘭盤(5)、防腐防水膠圈(6)及插頭保護(hù)套(8)構(gòu)成密封結(jié)構(gòu)，傳輸光纖(10)在非標(biāo)光纖插頭(7)的尾處由封閉式尾彈簧(9)保護(hù)，最終由FC連接器(11)與光纖傳感器相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于船體應(yīng)力監(jiān)測的光纖加速度傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于密閉殼體(3)、非標(biāo)光纖插頭(7)、插頭保護(hù)套(8)的金屬部分為316不銹鋼材質(zhì)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于船體應(yīng)力監(jiān)測的光纖加速度傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于在接口螺母(4)中有內(nèi)、外螺紋分別與非標(biāo)光纖插頭(7)與插頭保護(hù)套8鎖緊。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于船體應(yīng)力監(jiān)測的光纖加速度傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于在密閉殼體(3)中，光纖加速度傳感器(I)保持剛性安裝，且光纖加速度傳感器(I )、光分路器(2)及通信光纖上使用硅膠灌封，在密閉結(jié)構(gòu)中的金屬連接處涂抹有防水膠層。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于船體應(yīng)力監(jiān)測的光纖加速度傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的非標(biāo)光纖插頭(7)的尾處利用封閉式尾彈簧(9)保持光纖同軸性。
【文檔編號】G01L1-24GK204287227SQ201420763644
【發(fā)明者】王為 [申請人]天津簡儀科技有限公司