一種測量相對位移的光纖光柵位移傳感器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種測量相對位移的光纖光柵位移傳感器，它包括光纖光柵、齒輪以及齒條，固定于被測結構甲的甲端板內側壁的適配位置，并通過螺栓固連的支架板，該支架板的自由端中部設有凹槽，且凹槽頂端設有套裝轉軸的套筒，齒輪的偏心點穿過轉軸中部并相連為一體，固定于被測結構乙的乙端板內側壁的適配位置，并通過螺栓固連的齒條，齒輪下端與該齒條相嚙合，兩個光纖光柵對稱設于支架板的上下表面。本實用新型傳感器通過光纖光柵波長漂移值可得出所測位移大小。齒輪和齒條分別固定在發(fā)生相對位移的兩個結構上，彼此互作參考系，實現(xiàn)無固定參考系情況下的位移測量，即相對位移的測量，達到操作簡單，性能穩(wěn)定、可靠，精度高的工程結構的健康監(jiān)測。
【專利說明】
一種測量相對位移的光纖光柵位移傳感器
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種傳感器，尤其涉及一種測量相對位移的光纖光柵位移傳感器，屬于光纖傳感技術領域。
【背景技術】
[0002]以光纖光柵為元件的傳感器具有體積小、重量輕、耐腐蝕、抗電磁干擾等諸多優(yōu)點，目前已被廣泛應用于工程結構的健康監(jiān)測。其中，在應變和溫度兩個方面對光纖光柵傳感技術的應用和研究是最多的，而對于位移監(jiān)測方面的研究和應用相對較少。大部分光纖光柵位移傳感器都是基于懸臂梁結構設計的，該結構是將光纖光柵粘貼在懸臂梁表面，當懸臂梁自由端受力產(chǎn)生位移時，粘貼在懸臂梁表面的光纖光柵發(fā)生應變，從而引起光纖光柵反射波長的漂移。通過波長漂移量的大小可以計算出懸臂梁懸臂端位移的大小，從而實現(xiàn)位移的測量。這些懸臂梁式光纖光柵位移傳感器都需要固定在一定的物體上形成固定參考系，而在實際工程中需要測量的位移值有時無法找到固定結構作為參考系，或需測量兩結構之間的相對位移時，普通光纖光柵位移傳感器無法準確測量。

【發(fā)明內容】

[0003]本實用新型就是針對上述問題提出來的，目的就是為了解決現(xiàn)有光纖光柵位移傳感器無法測量兩結構之間的相對位移的問題，且傳感器可以實現(xiàn)測量無固定參考系物體之間的相對位移的一種測量相對位移的光纖光柵位移傳感器。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型解決技術問題的技術方案是:
[0005]—種測量相對位移的光纖光柵位移傳感器，包括光纖光柵、齒輪以及齒條，其在于固定于被測結構甲的甲端板內側壁的適配位置，并通過螺栓固連的支架板，該支架板的自由端中部設有凹槽，且凹槽頂端設有套裝轉軸的套筒，齒輪的偏心點穿過轉軸中部并相連為一體，固定于被測結構乙的乙端板內側壁的適配位置，并通過螺栓固連的齒條，所述的齒輪下端與該齒條相嚙合，兩個光纖光柵對稱設于支架板的上、下表面。
[0006]所述的齒條下端的適配位置還分別設有定向輪和支撐桿。
[0007]所述的甲端板和乙端板的下端均設有斜撐。
[0008]所述的甲端板上的螺栓孔為條形螺栓孔。
[0009]由于采用上述結構，使得本實用新型具有下列優(yōu)點和效果:
[0010]本實用新型通過由于采用偏心齒輪將水平位移轉化成齒輪的圓周運動進而引起與齒輪相連接的支架板作為懸臂梁上的應變變化，懸臂梁的應變變化引起粘貼在梁上的光纖光柵波長的漂移，通過光纖光柵波長的漂移值可得出所測位移值。將傳感器的兩個重要組件齒輪和齒條分別固定在發(fā)生相對位移的兩個結構上，彼此互作參考系，較好的解決了現(xiàn)有光纖光柵位移傳感器無法測量兩結構之間的相對位移的問題，實現(xiàn)無固定參考系情況下的位移測量，即相對位移的測量，而且達到操作簡單，性能穩(wěn)定、可靠，精度高的工程結構的健康監(jiān)測。
【附圖說明】
[0011 ]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細說明。
[0012]圖1是本實用新型一種測量相對位移的光纖光柵位移傳感器主視結構示意圖；
[0013]圖2是本實用新型圖1的II剖視結構示意圖；
[0014]圖3是本實用新型圖1部分放大的左視結構示意圖。
[0015]圖中:被測結構甲I，甲端板2，光纖光柵3，支架板4，齒輪5，被測結構乙6，乙端板7，斜撐8，支撐桿9，齒條10，定向輪11，轉軸12，條形螺栓孔13。
【具體實施方式】
[0016]下面結合具體實施例對本實用新型進行進一步詳細說明，但本實用新型的保護范圍不受具體的實施例所限制，以權利要求書為準。另外，以不違背本實用新型技術方案的前提下，對本實用新型所作的本領域普通技術人員容易實現(xiàn)的任何改動或改變都將落入本實用新型的權利要求范圍之內。
[0017]實施例1
[0018]圖1、2、3所不一種測量相對位移的光纖光柵位移傳感器，包括光纖光柵、齒輪以及齒條，其于固定于被測結構甲I的甲端板2內側壁的適配位置，并通過螺栓固連的支架板4，該支架板4的自由端中部設有凹槽，且凹槽頂端設有套裝轉軸12的套筒，齒輪5的偏心點穿過轉軸12中部并相連為一體，固定于被測結構乙6的乙端板7內側壁的適配位置，并通過螺栓固連的齒條10，所述的齒輪5下端與該齒條10相嚙合，齒條10下端的適配位置還分別設有定向輪11和支撐桿9，兩個光纖光柵3對稱設于支架板4的上、下表面。甲端板2和乙端板7的下端均設有斜撐8，甲端板2上的螺栓孔為條形螺栓孔13。
[0019]實施例2
[0020]圖1、2、3—種測量相對位移的光纖光柵位移傳感器，包括光纖光柵、齒輪以及齒條，其固定于被測結構甲I的甲端板2內側壁的適配位置，并通過螺栓固連的支架板4，該支架板4的自由端中部設有凹槽，且凹槽頂端設有套裝轉軸12的套筒，齒輪5的偏心點穿過轉軸12中部并相連為一體，固定于被測結構乙6的乙端板7內側壁的適配位置，并通過螺栓固連的齒條10，所述的齒輪5下端與該齒條10相嚙合，兩個光纖光柵3對稱設于支架板4的上、下表面。
[0021]本實用新型的一種測量相對位移的光纖光柵位移傳感器具體使用時:
[0022]在進行相對位移測量時，將本發(fā)明的左右部分分別固定在被測結構甲、乙上，齒條10在定向輪11和撐桿9的支撐下保持水平。轉動齒輪5使支架板4處于水平不受力狀態(tài)，即齒輪5偏心點與齒輪圓心處于同一水平線上。松開甲端板2上的螺栓調節(jié)支架板4的高度，在齒輪5和齒條10剛好咬合不受力狀態(tài)時，擰緊螺栓將支架板4固定在甲端板2上。此時支架板4不受力，粘貼在支架板4上下表面的光纖光柵3不發(fā)生波長漂移。
[0023]當被測結構甲、乙間發(fā)生相對位移時齒輪5在齒條10上轉動。由于齒輪5是繞偏心點轉動，隨著齒輪5的轉動，支架板4自由端也隨著偏心點有向上或向下的運動并產(chǎn)生以一定的撓度。被測結構甲1、被測結構乙6兩個結構無論是一個運動一個靜止，還是兩個都運動，當結構間發(fā)生相向運動時，齒輪5在齒條10上順時針轉動，支架板4下側受拉，上表面的光纖光柵感受負應變，下表面的光纖光柵感受正應變。反之，當結構間發(fā)生背離運動時，齒輪5在齒條10上逆時針轉動，支架板4上側受拉，上表面的光纖光柵感受正應變，下表面的光纖光柵感受負應變。無論齒輪5順時針還是逆時針轉動，兩個光纖光柵3總是一個感受正應變，另一個感受負應變，且兩者的絕對值相等，感受正應變的光纖光柵波長變化值與感受負應變的光纖光柵波長變化值之差即為排除溫度影響后的光纖光柵波長變化值的兩倍。進而可以得到精確的位移變化引起的光纖光柵波長漂移值。通過波長漂移值與位移的關系式可得出所測結構間的相對位移值，實現(xiàn)光纖光柵相對位移傳感器的測量目的。
【主權項】
1.一種測量相對位移的光纖光柵位移傳感器，包括:光纖光柵、齒輪以及齒條，其特征在于固定于被測結構甲(I)的甲端板(2)內側壁的適配位置，并通過螺栓固連的支架板(4)，該支架板(4)的自由端中部設有凹槽，且凹槽頂端設有套裝轉軸(12)的套筒，齒輪(5)的偏心點穿過轉軸(12)中部并相連為一體，固定于被測結構乙(6)的乙端板(7)內側壁的適配位置，并通過螺栓固連的齒條(10)，所述的齒輪(5)下端與該齒條(10)相嚙合，兩個光纖光柵(3)對稱設于支架板(4)的上、下表面。2.根據(jù)權利要求1所述的一種測量相對位移的光纖光柵位移傳感器，其特征在于所述的齒條(10)下端的適配位置還分別設有定向輪(11)和支撐桿(9)。3.根據(jù)權利要求1所述的一種測量相對位移的光纖光柵位移傳感器，其特征在于所述的甲端板(2)和乙端板(7)的下端均設有斜撐(8)。4.根據(jù)權利要求1或3所述的一種測量相對位移的光纖光柵位移傳感器，其特征在于所述的甲端板(2)上的螺栓孔為條形螺栓孔(13)。
【文檔編號】G01B11/02GK205537522SQ201620209606
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年3月18日
【發(fā)明人】孫麗, 夏陽, 劉海成, 康奎久
【申請人】沈陽建筑大學, 沈陽優(yōu)易施建筑科技開發(fā)有限公司