專利名稱：可重復利用式光纖光柵應變傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種可重復利用式光纖光柵應變傳感器，屬于光電子測試類領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前在礦井中使用的主要是使用電信號的傳感器，這種傳感器現(xiàn)在比較成熟，精度也比較高，但是因為它使用電信號作為傳輸信號，會產(chǎn)生微弱的電火花，當?shù)V井中瓦斯?jié)舛雀叩揭欢ǔ潭鹊臅r候，有可能會引起瓦斯的爆炸，影響礦井的安全。相比較電信號的傳感器，使用光纖光柵傳感器有如下優(yōu)點1)光纖光柵使用的是光信號，不會產(chǎn)生電火花，所以在礦井使用時會比電信號的傳感器有更好的安全性；2)光纖光柵傳感器在井下使用光纜連接，不使用電源，從而避免因電源干擾產(chǎn)生的錯誤信息；3)多個相同或不同類型的傳感器可以串接復用在一根光纖上，系統(tǒng)集成度高；單根光纖上串接的傳感器間隔可以是幾厘米或者幾十公里，直接實現(xiàn)遠程傳輸；4)光纖光柵傳感器屬于波長調(diào)制型非線性作用的光纖傳感器。通過待測量調(diào)制入射光束的波長，測量反射光的波長變化進行檢測。由于波長是一個絕對參數(shù)，不受總體光強水平、連接光纖及耦合器處的損耗或者光源能量的影響，因此比其他的方式更加穩(wěn)定、準確。在對鋼筋混凝土等結(jié)構(gòu)的檢測中，以前是利用電阻應變計進行應變檢測。但是由于電阻應變計的諸多缺點，例如容易受電磁信號干擾、受外界環(huán)境腐蝕、埋入工藝復雜、壽命短、導線埋入數(shù)量多等，所以使其無法滿足實時、在線的機構(gòu)監(jiān)測要求。近年來，很多地方使用光纖光柵替代電阻應變計，將光纖光柵埋入到混凝土結(jié)構(gòu)中來監(jiān)測應變。但是光纖光柵非常細，抗剪切能力差，單獨將它埋入到混凝土等結(jié)構(gòu)中非常困難，所以一般是將裸光柵粘貼在受力鋼筋、結(jié)構(gòu)表面或者采用其他的特殊方式封裝光纖光柵后埋入混凝土。在用于監(jiān)測橋梁、公路等時，可以把光纖光柵傳感器，在公路或者橋梁建設階段預先埋在公路或者橋梁的合適位置。從而實現(xiàn)橋梁等的長期監(jiān)測。這種方式可以在不影響本體性能的情況下較為準確的測量應變、溫度等值。由于將光纖光柵傳感器預埋，所以不能實現(xiàn)光纖光柵傳感器的重復利用。目前現(xiàn)有的光纖光柵應變傳感器，大致采用如下幾種方式實現(xiàn)測量1.把光纖光柵傳感器預先埋藏到待測物體中2.把光纖光柵傳感器粘貼到待測物體表面3.使用螺釘?shù)确绞桨褌鞲衅鞴潭ǖ酱郎y物體表面。在礦山或者圍巖檢測中這幾種安裝方式會受檢測條件的局限，無法發(fā)揮光纖光柵傳感器的優(yōu)勢。這主要是因為(1)在用于礦山監(jiān)測時，不可能像橋梁一樣，在新建橋梁的鋪設階段，在橋面預先埋設光纖光柵傳感器，作為后期的傳感器件；(2)在圍巖、礦山上打孔，孔的尺寸不可能非常準確，孔內(nèi)壁非常不平滑，不可能用膠直接粘貼在孔內(nèi)壁；(3)為了能不影響礦山的性能，打孔直徑要盡量小、長度要盡量短，這也限制了螺釘?shù)裙饫w光柵傳感器的固定方式。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種適用于礦山、圍巖監(jiān)測的可重復利用式光纖光柵應變傳感器。本實用新型為解決其技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案本實用新型包括套筒、固定設置在套筒前端的固定連軸板、與固定連軸板的兩端分別鉸連的左上連桿和左下連桿、套裝在固定連軸板上的和固定連軸板采用螺紋連接的螺紋桿、設置在螺紋桿另一端的和螺紋桿采用螺紋連接的連軸板、與連軸板的上下兩端分別鉸連的右上連桿和右下連桿、與左上連桿和右上連桿鉸連的上頂板、與左下連桿和右下連桿鉸連的下頂板以及設置在左上連桿和左下連桿上的光纖光柵，所述上頂板設置在套筒的上孔內(nèi)，所述下頂板設置在套筒的下孔內(nèi)，所述螺紋桿后端穿置在套筒后端的圓孔內(nèi)，旋轉(zhuǎn)螺紋桿，連軸板前后移動，帶動上頂板和下頂板上下移動。所述光纖光柵設置在左上連桿和左下連桿側(cè)面的凹槽內(nèi)。所述螺紋桿前端固定連接有與螺紋桿為一體的調(diào)節(jié)塊。本實用新型的積極效果如下使用本實用新型傳感器測量被測物體時，通過旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)塊調(diào)整連軸板的前后位置，帶動左上連桿、左下連桿、右上連桿、右下連桿運動，從而使上頂板、下頂板上下移動，可以根據(jù)礦山、圍巖等本體上打的小孔的大小調(diào)整傳感器的高度，由于上頂板、下頂板分別位于套筒的上孔和下孔內(nèi)，可根據(jù)被測物體的直徑大小調(diào)節(jié)上下位置，從而使上頂板和下頂板直接頂住小孔內(nèi)壁。光纖光柵直接封裝在左上連桿和左下連桿的表面凹槽內(nèi)，減少了系統(tǒng)的測量誤差。本實用新型設置有套筒作為保護裝置，有效的減少了灰塵及顆粒劃傷光纖光柵的幾率，使光纖光柵傳感器更安全可靠。測量結(jié)束后，可以通過旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)塊使上、下頂板向下移動，抽出傳感器，達到重復利用的效果。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型左上連桿結(jié)構(gòu)示意圖。在附圖中，1套筒、2固定連軸板、3連軸板、4左上連桿、5左下連桿、6右上連桿、7 右下連桿、8上頂板、9下頂板、10螺紋桿、11光纖光柵、12上孔、13下孔、14凹槽、15調(diào)節(jié)塊、 16圓孔。
具體實施方式
如附圖1一2所示，為本實用新型的一個具體實施例，它包括套筒1、固定設置在套筒1前端的固定連軸板2、與固定連軸板2的兩端分別鉸連的左上連桿4和左下連桿5、套裝在固定連軸板2上的和固定連軸板2采用螺紋連接的螺紋桿10、設置在螺紋桿10另一端的和螺紋桿10采用螺紋連接的連軸板3、與連軸板3的上下兩端分別鉸連的右上連桿6和右下連桿7、與左上連桿4和右上連桿6鉸連的上頂板8、與左下連桿5和右下連桿7鉸連的下頂板9以及設置在左上連桿4和左下連桿5上的光纖光柵11，所述上頂板8設置在套筒 1的上孔12內(nèi)，所述下頂板9設置在套筒1的下孔13內(nèi)，所述螺紋桿10后端穿置在套筒1 后端的圓孔16內(nèi)，旋轉(zhuǎn)螺紋桿10，連軸板3前后移動，帶動上頂板8和下頂板9上下移動。 所述光纖光柵11設置在左上連桿4和左下連桿5側(cè)面的凹槽14內(nèi)。所述螺紋桿10前端固定連接有與螺紋桿10為一體的調(diào)節(jié)塊15。如附圖1所示，固定連軸板2上設置有兩個鉸連軸，分別與左上連桿4、左下連桿5 鉸連，連軸板3上設置有兩個鉸連軸，分別與右上連桿6、右下連桿7鉸連，左上連桿4、右上連桿6與上頂板8鉸連，左下連桿5、右下連桿7與下頂板9鉸連，將前端帶有調(diào)節(jié)塊15的螺紋桿10從固定連軸板2和連軸板3中間的螺紋孔中穿過，螺紋桿10后端穿置在套筒1 后端的圓孔中。套筒1為圓柱筒狀。如附圖2所示，本實施例左上連桿4、左下連桿5側(cè)面設置有正方體凹槽14，其深度為0. 9mm，用雙組分的M-Bond 610膠將兩段不同波長的光纖光柵11分別封裝在凹槽14 內(nèi)，光纖光柵11中心波長的選擇要根據(jù)所使用的光纖光柵分析儀的波長測量范圍、波長分辨率等參數(shù)進行選擇，并把封裝后的光纖光柵11連接到外面的光纖光柵分析儀上。在巖壁上打孔后，將本實用新型傳感器放入孔內(nèi)，通過旋轉(zhuǎn)螺紋桿10前端的調(diào)節(jié)塊15，使連軸板3移動，此時左上連桿4、右上連桿6帶動上頂板8上下移動，左下連桿5、 右下連桿7帶動下頂板9上下移動，使上頂板8和下頂板9直接頂住礦山、圍巖等本體上打的小孔內(nèi)壁，當?shù)V山有微小形變時，緊密貼合在礦山孔壁的上頂板8和下頂板9也隨著發(fā)生形變，會往中軸方向壓縮，左上連桿4和左下連桿5發(fā)生彎曲變形，帶動光纖光柵11彎曲變形，通過外部的光纖光柵分析儀讀取中心波長，轉(zhuǎn)化成形變量，從而測量出巖壁形變值。本實用新型光纖光柵11直接封裝在左上連桿4和左下連桿5的表面凹槽14內(nèi)， 減少了系統(tǒng)的測量誤差。本實用新型設置有套筒1作為保護裝置，有效的減少了灰塵及顆粒劃傷光纖光柵11的幾率，使光纖光柵傳感器更安全可靠。測量結(jié)束后，可以通過旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)塊15使上、下頂板向下移動，抽出傳感器，達到重復利用的效果。
權(quán)利要求1.一種可重復利用式光纖光柵應變傳感器，其特征在于其包括套筒(1)、固定設置在套筒(1)前端的固定連軸板(2)、與固定連軸板(2)的兩端分別鉸連的左上連桿(4)和左下連桿(5)、套裝在固定連軸板(2)上的和固定連軸板(2)采用螺紋連接的螺紋桿(10)、設置在螺紋桿(10)另一端的和螺紋桿(10)采用螺紋連接的連軸板(3)、與連軸板(3)的上下兩端分別鉸連的右上連桿(6)和右下連桿(7)、與左上連桿(4)和右上連桿(6)鉸連的上頂板 (8)、與左下連桿(5)和右下連桿(7)鉸連的下頂板(9)以及設置在左上連桿(4)和左下連桿(5)上的光纖光柵(11)，所述上頂板(8)設置在套筒(1)的上孔(12)內(nèi)，所述下頂板(9) 設置在套筒(1)的下孔(13)內(nèi)，所述螺紋桿(10)后端穿置在套筒(1)后端的圓孔(16)內(nèi)， 旋轉(zhuǎn)螺紋桿(10)，連軸板(3)前后移動，帶動上頂板(8)和下頂板(9)上下移動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可重復利用式光纖光柵應變傳感器，其特征在于所述光纖光柵(11)設置在左上連桿(4)和左下連桿(5)側(cè)面的凹槽(14)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可重復利用式光纖光柵應變傳感器，其特征在于所述螺紋桿(10)前端固定連接有與螺紋桿(10)為一體的調(diào)節(jié)塊(15)。
專利摘要本實用新型涉及一種可重復利用式光纖光柵應變傳感器，它包括套筒、固定設置在套筒前端的固定連軸板、與固定連軸板的兩端分別鉸連的左上連桿和左下連桿、套裝在固定連軸板上的和固定連軸板采用螺紋連接的螺紋桿、設置在螺紋桿另一端的和螺紋桿采用螺紋連接的連軸板、與連軸板的上下兩端分別鉸連的右上連桿和右下連桿、與左上連桿和右上連桿鉸連的上頂板、與左下連桿和右下連桿鉸連的下頂板以及設置在左上連桿和左下連桿上的光纖光柵。本實用新型設置有套筒作為保護裝置，有效的減少了灰塵及顆粒劃傷光纖光柵的幾率，使光纖光柵傳感器更安全可靠，可以通過旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)塊使上、下頂板向下移動，抽出傳感器，達到重復利用的效果。
文檔編號G01B11/16GK202024738SQ20112009353
公開日2011年11月2日 申請日期2011年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月1日
發(fā)明者劉強, 文繼華, 朱月紅, 王廣祥 申請人:石家莊經(jīng)濟學院