一種光纖光柵傾角儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專利涉及一種傾角儀，尤其涉及應(yīng)用在土木工程測(cè)量結(jié)構(gòu)傾角變化的光纖光柵傾角儀。
技術(shù)背景
[0002]目前，基于光纖光柵原理的溫度傳感技術(shù)得到快速發(fā)展，光纖光柵具有防止電磁干擾、無(wú)電檢測(cè)、抗雷擊等優(yōu)點(diǎn)，光纖光柵傾角儀在測(cè)量如高鐵、橋梁、大壩、隧道和大型建筑等土木工程結(jié)構(gòu)傾角變化中得到了應(yīng)用。
[0003]由于野外工程環(huán)境復(fù)雜，遇到惡劣天氣時(shí)，結(jié)構(gòu)溫度變化快，要求傾角儀必須具備良好的熱傳導(dǎo)性并能實(shí)時(shí)溫度補(bǔ)償，以消除溫度變化對(duì)傾角測(cè)量的影響；同時(shí)，被測(cè)物傾斜變化對(duì)結(jié)構(gòu)健康危害較大，工程要求傾角測(cè)量精度高；該傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎，利用光纖光柵原理根據(jù)鈹青銅等強(qiáng)度梁的厚度、傳力桿長(zhǎng)度及不銹鋼質(zhì)量球重量可實(shí)現(xiàn)不同量程高精度傾角測(cè)量；不銹鋼毛細(xì)管能夠能夠快速實(shí)現(xiàn)溫度傳導(dǎo)，保證了溫度測(cè)量沒(méi)有滯后性，極大消除了溫度變化對(duì)傾角測(cè)量的誤差影響。
[0004]發(fā)明專利內(nèi)容
本發(fā)明專利提供針對(duì)現(xiàn)有傾角測(cè)量中精度不夠和溫度補(bǔ)償誤差大的不足，提出了一種光纖光柵傾角儀。
[0005]本發(fā)明專利采用的技術(shù)方案如下:一種光纖光柵傾角儀，包括鋁合金上蓋、鋁合金外殼、不銹鋼底座、不銹鋼質(zhì)量球、鈹青銅等強(qiáng)度梁、不銹鋼毛細(xì)管、應(yīng)變光柵、溫度補(bǔ)償光柵及光纖組成；所述鋁合金外殼中封裝了鈹青銅等強(qiáng)度梁彈性元件用于傾角測(cè)量，封裝了不銹鋼毛細(xì)管作為溫度補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，共同組成傾角儀的核心傳感部分；鈹青銅等強(qiáng)度梁通過(guò)傳力桿與不銹鋼質(zhì)量球連接；鋁合金上蓋與不銹鋼底座通過(guò)螺絲與鋁合金外殼安裝固定；不銹鋼底座四角有四個(gè)通孔，采用314不銹鋼材料制作，通過(guò)4根螺桿固定在被測(cè)物上方并可調(diào)節(jié)水平。
[0006]所述應(yīng)變光柵通過(guò)353ND膠膠粘在鈹青銅等強(qiáng)度梁上，傳感器發(fā)生傾斜后，不銹鋼質(zhì)量球受重力影響對(duì)鈹青銅等強(qiáng)度梁產(chǎn)生橫向作用力，導(dǎo)致光柵軸向發(fā)生應(yīng)變來(lái)測(cè)量被測(cè)物傾斜角度的變化。
[0007]所述溫度補(bǔ)償光柵膠粘在不銹鋼毛細(xì)管兩端，來(lái)測(cè)量鋁合金外殼內(nèi)溫度場(chǎng)變化，從而消除溫度變化對(duì)應(yīng)變光柵的波長(zhǎng)變化影響。
[0008]所述鋁合金上蓋及鋁合金外殼采用6061鋁材制作，以實(shí)現(xiàn)鋁合金外殼內(nèi)快速傳導(dǎo)熱量使得溫度場(chǎng)均勻。
[0009]所述不銹鋼質(zhì)量球采用314不銹鋼材料制作，在使用前通過(guò)兩邊松緊器螺桿緊固，以保障儀器在運(yùn)輸中不發(fā)生晃動(dòng)，在使用前松開(kāi)松緊器螺桿以保證不銹鋼質(zhì)量球在量程范圍內(nèi)可擺動(dòng)。
[0010]所述不銹鋼底座采用314不銹鋼材料制作，通過(guò)4根螺桿固定在被測(cè)物上方，在安裝過(guò)程中通過(guò)水平尺精準(zhǔn)調(diào)整水平。
[0011]在組裝過(guò)程中，第一步組裝傳感部分，首先將應(yīng)變光柵通過(guò)353ND膠粘固在鈹青銅等強(qiáng)度梁的上下兩端，應(yīng)變光柵居中，保持預(yù)張拉Inm狀態(tài)下烘干；然后將溫度補(bǔ)償光柵穿在不銹鋼毛細(xì)管中間，保持預(yù)張拉Inm狀態(tài)，兩端用353ND膠粘固并烘干。
[0012]第二步是將不銹鋼質(zhì)量球通過(guò)螺絲固定在傳力桿上，傳力桿通過(guò)連接件與鈹青銅等強(qiáng)度梁固定，之后，鈹青銅等強(qiáng)度梁通過(guò)螺絲固定在不銹鋼固定塊上，不銹鋼固定塊通過(guò)螺絲固定在鋁合金外殼對(duì)應(yīng)位置。
[0013]第三步是將兩端光纖從鋁合金上蓋中引出，將兩個(gè)尾纖套管安固在鋁合金上蓋中，鋁合金上蓋和不銹鋼底座通過(guò)螺絲與鋁合金外殼固定；固定后，螺絲及外殼邊封用螺絲膠涂牢。
[0014]第四步是將松緊器螺桿旋固在鋁合金外殼中，傳感器除傾角率定和正常使用外，其他情況下都要調(diào)緊松緊器螺桿，確保不銹鋼質(zhì)量球處在靜止?fàn)顟B(tài)。
[0015]在組裝好后，對(duì)光纖光柵傾角儀進(jìn)行溫度補(bǔ)償率定和傾角率定；溫度率定時(shí)，調(diào)緊松緊器螺桿，要求從_20°C到85°C，升溫和降溫各做兩次，每隔5°C記錄一次應(yīng)變光柵波長(zhǎng)和溫度補(bǔ)償光柵波長(zhǎng)數(shù)據(jù)，溫度率定結(jié)束后，計(jì)算出該傳感器的溫度補(bǔ)償系數(shù)，傾角率定時(shí)，要求在恒溫環(huán)境中進(jìn)行，從-5°到5°，傾斜重復(fù)做兩次，每隔0.5°記錄一次應(yīng)變光柵波長(zhǎng)數(shù)據(jù)，傾角率定結(jié)束后，計(jì)算出該傳感器的傾角變化系數(shù)。
[0016]在儀器運(yùn)輸過(guò)程中，調(diào)緊松緊器螺桿，以免在運(yùn)輸中不銹鋼質(zhì)量球發(fā)生晃動(dòng)從而損壞儀器。
[0017]工程安裝使用中，通過(guò)不銹鋼底座的4個(gè)通孔將傳感器調(diào)整水平，然后松開(kāi)松緊器螺桿。
[0018]本發(fā)明專利結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，組裝、安裝方便，有效提高了傾角測(cè)量的精度和靈敏度，有效避免了外界溫度變化快帶來(lái)的誤差影響，在土木工程結(jié)構(gòu)傾角監(jiān)測(cè)中具有很高的實(shí)用價(jià)值。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明專利的原理示意圖；圖中:光纖，2:尾纖套管，3:鈹青銅等強(qiáng)度梁，4:鋁合金上蓋，5:不銹鋼固定塊，6:鋁合金外殼，7:353ND膠，8:溫度補(bǔ)償光柵，9:不銹鋼毛細(xì)管，10:連接件，11:傳力桿，12:不銹鋼質(zhì)量球，13:松緊器螺桿，14:不銹鋼底座，15:通孔。
[0020]圖2為本發(fā)明專利的傳感器側(cè)視圖；圖中:1:光纖，2:尾纖套管，3:鈹青銅等強(qiáng)度梁，4:鋁合金上蓋，5:不銹鋼固定塊，6:鋁合金外殼，7:353ND膠，11:傳力桿，12:不銹鋼質(zhì)量球，14:不銹鋼底座，15:通孔，16:應(yīng)變光柵。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為使本發(fā)明專利的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明專利實(shí)施方式做詳細(xì)描述。
[0022]如圖1所示，一種光纖光柵傾角儀，包括鋁合金上蓋(4)、鋁合金外殼(6)、不銹鋼底座(14)、不銹鋼質(zhì)量球(12)、鈹青銅等強(qiáng)度梁(3)、不銹鋼毛細(xì)管(9)、應(yīng)變光柵(16)、溫度補(bǔ)償光柵(8)及光纖(I)組成；所述鋁合金外殼￠)中封裝了鈹青銅等強(qiáng)度梁(3)彈性元件用于傾角測(cè)量，封裝了不銹鋼毛細(xì)管(9)作為溫度補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，共同組成傾角儀的核心傳感部分；鈹青銅等強(qiáng)度梁⑶通過(guò)傳力桿(11)與不銹鋼質(zhì)量球(12)連接；鋁合金上蓋
(4)與不銹鋼底座(14)通過(guò)螺絲與鋁合金外殼(6)安裝固定；不銹鋼底座(14)四角有四個(gè)通孔(15)，采用314不銹鋼材料制作，通過(guò)4根螺