一种光纤光栅传感器快速定位粘贴装置及方法与流程

[0001]
本发明涉及光纤传感器安装技术领域，具体涉及一种光纤光栅传感器快速定位粘贴装置及方法。


背景技术：

[0002]
未封装的光纤光栅多测点应变/应力传感器布设灵活、性价比高，广泛应用于工程结构应力应变和温度等物理量的监测。相对于常规的电阻式应变计而言，光纤光栅传感器的优点在于抗电磁干扰能力强且具有长期的稳定性，尤其适宜于结构应变的长期监测。在测量应变时，需要将光纤光栅传感器粘贴在被测结构之上，而光纤光栅传感器是一个直径很小（微米级）的圆柱体，粘贴时传感器和被测结构之间是线接触，这就给传感器的粘贴带来了困难，粘贴方法不当容易造成应变传递的损失。研究发现，光纤光栅传感器的粘贴技术直接影响着对被测结构真实应变的传递效果。
[0003]
光纤光栅传感器的使用对粘贴技术要求比较高，目前应用于工程实际中的传感器大多都是在安装之前进行过封装的。封装式的传感器体积相对较大，并且成本要比裸栅高很多。但是，实际情况是很多需要进行应变监测的关键部位空间狭小且应变监测精度要求较高，这就需要体积尽可能小的传感器，以能够准确测量监测点的真实应变。因此，成熟的光纤光栅传感器粘贴技术能提高应变的测量精度。
[0004]
布设未封装的光纤光栅多测点应变/应力传感器时，需要将光纤光栅传感器使用环氧树脂ab胶粘贴在金属监测表面。目前粘贴此类光纤光栅传感器没有专用的装置，需要人手工进行定位粘贴，定位精度差，粘贴速度慢、效率低，粘贴质量差，大大影响未封装的光纤光栅多测点应变/应力传感器的使用。


技术实现要素：

[0005]
因此，为了克服上述缺陷，本发明实施例提供一种光纤光栅传感器快速定位粘贴装置及方法。
[0006]
为此，本发明实施例的一种光纤光栅传感器快速定位粘贴装置，包括：导向标尺，包括刻度线，用于定位光纤光栅传感器的粘贴位置；移动涂胶头，与导向标尺可移动连接，用于沿刻度线移动使粘胶材料涂覆于光纤光栅传感器上的粘贴位置处；第一固定扣和第二固定扣，分别套扣在导向标尺的两侧表面上，用于将导向标尺固定到被测结构表面上；以及第一支撑部件和第二支撑部件，分别连接在导向标尺的两端，用于固定支撑光纤光栅传感器的两端，使光纤光栅传感器沿导向标尺刻度线方向伸直布置并紧贴被测结构表面。
[0007]
优选地，所述导向标尺还包括平板、第一涂胶导向槽和第二涂胶导向槽；第一涂胶导向槽和第二涂胶导向槽分别为开设于平板上的通孔槽并相互平行，用于作为移动涂胶头的移动导轨。
[0008]
优选地，所述移动涂胶头包括第一胶接口、第二胶接口、第二指示标线、涂胶截止面和混合涂胶面；第一胶接口和第二胶接口分别为空心柱体，第一胶接口的空心柱体的外围尺寸与第一涂胶导向槽的尺寸匹配，其穿过第一涂胶导向槽并可沿第一涂胶导向槽的槽长度方向移动，其外侧端与第一原料胶装置输出端连接，其内侧端连接至混合涂胶面上，用于将第一原料胶输出至混合涂胶面上；第二胶接口的空心柱体的外围尺寸与第二涂胶导向槽的尺寸匹配，其穿过第二涂胶导向槽并可沿第二涂胶导向槽的槽长度方向移动，其外侧端与第二原料胶装置输出端连接，其内侧端连接至混合涂胶面上，用于将第二原料胶输出至混合涂胶面上；混合涂胶面具有向内凹陷的弧形表面，光纤光栅传感器位于弧形表面与被测结构表面之间的间隙空间内，混合涂胶面用于承接并混合第一原料胶和第二原料胶，并随着移动涂胶头的移动将第一原料胶和第二原料胶混合后产生的粘胶材料涂覆于光纤光栅传感器和被测结构表面上；涂胶截止面与混合涂胶面的两端连接，并与被测结构表面紧密连接，用于将粘胶材料限制在混合涂胶面内；第二指示标线设置于第二胶接口的外表面上，用于与刻度线配合指示移动涂胶头的移动距离。
[0009]
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一固定扣和第二固定扣均包括压紧固定臂、第一连接臂、第二连接臂、第一磁铁和第二磁铁；第一连接臂和第二连接臂连接位于压紧固定臂的两端，导向标尺穿过压紧固定臂、第一连接臂和第二连接臂所围区域且被固定在其内；第一磁铁位于第一连接臂内，用于将第一连接臂磁吸连接在被测结构表面；第二磁铁位于第二连接臂内，用于将第二连接臂磁吸连接在被测结构表面。
[0010]
优选地，所述第一支撑部件和第二支撑部件均包括提拉手柄、限位连接件、弹簧、外侧压件和内侧压件；内侧压件和外侧压件用于将光纤光栅传感器压紧在两者之间并紧贴被测结构表面，提拉手柄穿过限位连接件与外侧压件连接，弹簧设置于外侧压件与限位连接件之间，限位连接件与导向标尺连接。
[0011]
优选地，所述提拉手柄包括手柄件和导向柱；导向柱连接位于手柄件的下表面上。
[0012]
优选地，所述限位连接件包括第一导向柱孔、后侧平面部、外侧平板、第一上侧平板和第一下侧平板；第一上侧平板和第一下侧平板分别垂直连接在外侧平板前部内侧面的上部和下部，外侧压件的后部置于外侧平板、第一上侧平板和第一下侧平板所围空间内；外侧平板上开设有第一导向柱孔，第一导向柱孔用于供导向柱穿过；后侧平面部位于外侧平板的后部内侧面上，用于与导向标尺连接。
[0013]
优选地，所述外侧压件包括第二导向柱孔、外侧平面部、内侧平面部、内侧光滑表面部、外侧磁铁和外侧橡胶保护垫；第二导向柱孔开设于外侧压件的后部，第二导向柱孔用于供导向柱穿过，弹簧套设在外侧平板与外侧平面部之间的导向柱上；外侧平面部位于外侧压件的外侧面上，与外侧平板前部内侧面匹配；内侧平面部位于外侧压件的前部内侧面上，外侧橡胶保护垫设于内侧平面部的中间位置上，用于压紧光纤光栅传感器；外侧磁铁设
于内侧平面部的上下侧位置上；内侧光滑表面部位于外侧压件的后部内侧面上，与被测结构表面紧密接触，用于将光纤光栅传感器紧贴在被测结构表面上。
[0014]
优选地，所述内侧压件包括内侧平板、第二上侧平板、第二下侧平板、内侧磁铁和内侧橡胶保护垫；第二上侧平板和第二下侧平板分别垂直连接在内侧平板外侧面的上部和下部，外侧压件的前部置于内侧平板、第二上侧平板和第二下侧平板所围空间内；内侧橡胶保护垫设于内侧平板、第二上侧平板和第二下侧平板所围空间内的内侧平板外侧面的中间位置上，与外侧橡胶保护垫匹配，用于压紧光纤光栅传感器；内侧磁铁设于内侧橡胶保护垫的上下侧，与外侧磁铁匹配进行磁吸合。
[0015]
本发明实施例的一种光纤光栅传感器快速定位粘贴方法，包括以下步骤：s1、通过第一固定扣和第二固定扣将光纤光栅传感器快速定位粘贴装置固定至被测结构表面上，使移动涂胶头置于待粘贴定位处附近；s2、拉动第一支撑部件和第二支撑部件的提拉手柄，将两者的外侧压件提起；s3、将光纤光栅传感器分别穿过两者的内侧压件和外侧压件之间的间隙，使光纤光栅传感器的待粘贴部位与被测结构表面的待粘贴定位处相互对准；s4、松开第一支撑部件和第二支撑部件的提拉手柄，使光纤光栅传感器压紧固定；s5、将第一原料胶和第二原料胶同时从移动涂胶头输出，同时参照刻度尺将移动涂胶头移动预设的涂覆长度，使粘胶材料均匀涂覆至光纤光栅传感器和被测结构表面上。
[0016]
本发明实施例的技术方案，具有如下优点：本发明实施例提供的光纤光栅传感器快速定位粘贴装置和方法，通过设置第一、第二固定扣，可将粘贴装置快速定位固定，提高了定位速度。通过设置第一、第二支撑部件，实现了对光纤光栅传感器的预拉伸和固定功能，通过设置导向标尺可准确指示涂覆长度，具有定位准确的优点，提高了粘贴精度和粘贴质量。通过设置移动涂胶头，实现了第一、第二原料胶直接边混合边涂覆，提高了粘贴速率和质量，并且具有工作可靠及操作方便的优点。
附图说明
[0017]
为了更清楚地说明本发明具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]
图1为本发明实施例1中光纤光栅传感器快速定位粘贴装置的一个具体示例的结构示意图；图2为本发明实施例1中导向标尺的一个具体示例的结构示意图；图3为本发明实施例1中移动涂胶头的一个具体示例的结构示意图；图4为本发明实施例1中第一固定扣的一个具体示例的结构示意图；图5为本发明实施例1中第一支撑部件的一个具体示例的结构示意图；图6为本发明实施例1中提拉手柄的一个具体示例的结构示意图；图7为本发明实施例1中限位连接件的一个具体示例的结构示意图；图8为本发明实施例1中外侧压件的一个具体示例的结构示意图；图9为本发明实施例1中内侧压件的一个具体示例的结构示意图；
图10为本发明实施例2中光纤光栅传感器快速定位粘贴方法的一个具体示例的流程图。
[0019]
附图标记：1-导向标尺，2-移动涂胶头，3-第一固定扣，4-第二固定扣，5-第一支撑部件，6-第二支撑部件，11-平板，12-第一涂胶导向槽，13-第二涂胶导向槽，21-第一胶接口，22-第一指示标线，23-第二胶接口，24-第二指示标线，25-涂胶截止面，26-混合涂胶面，31-压紧固定臂，32-第一连接臂，33-第二连接臂，34-第一磁铁，35-第二磁铁，51-提拉手柄，52-限位连接件，53-弹簧，54-外侧压件，55-内侧压件，511-手柄件，512-导向柱，521-第一导向柱孔，522-后侧平面部，523-外侧平板，524-第一上侧平板，525-第一下侧平板，541-第二导向柱孔，542-外侧平面部，543-内侧平面部，544-内侧光滑表面部，545-外侧磁铁，546-外侧橡胶保护垫，551-内侧平板，552-第二上侧平板，553-第二下侧平板，554-内侧磁铁，555-内侧橡胶保护垫，556-凹槽。
具体实施方式
[0020]
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0021]
在本发明的描述中，需要说明的是，本文所用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并非旨在限制本发明。除非上下文明确指出，否则如本文中所使用的单数形式“一”、“一个”和“该”等意图也包括复数形式。使用“包括”和/或“包含”等术语时，是意图说明存在该特征、整数、步骤、操作、元素和/或组件，而不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、组件、和/或其他组合的存在或增加。术语“和/或”包括一个或多个相关列出项目的任何和所有组合。术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0022]
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0023]
实施例1本实施例提供一种光纤光栅传感器快速定位粘贴装置，如图1所示，包括：导向标尺1、移动涂胶头2、第一固定扣3、第二固定扣4、第一支撑部件5和第二支撑部件6；导向标尺1包括刻度线，用于定位光纤光栅传感器的粘贴位置；移动涂胶头2与导向标尺1可移动连接，用于沿刻度线移动使粘胶材料涂覆于光纤光栅传感器上的粘贴位置处，使光纤光栅传感器粘贴至被测结构表面；第一固定扣3和第二固定扣4分别套扣在导向标尺1的两侧表面上，用于将导向标尺1固
定到被测结构表面上；第一支撑部件5和第二支撑部件6分别连接在导向标尺1的两端，用于固定支撑光纤光栅传感器的两端，使光纤光栅传感器沿导向标尺1刻度线方向伸直布置并紧贴被测结构表面。
[0024]
优选地，如图2所示，导向标尺1还包括平板11、第一涂胶导向槽12和第二涂胶导向槽13；第一涂胶导向槽12和第二涂胶导向槽13分别为开设于平板11上的通孔槽并相互平行，用于作为移动涂胶头2的移动导轨，限制移动涂胶头2沿第一涂胶导向槽12和第二涂胶导向槽13的槽长度方向移动。优选地，刻度线位于第一涂胶导向槽12和第二涂胶导向槽13之间的平板11表面上。优选地，涂胶导向槽的个数不限于第一、第二涂胶导向槽这两个，可根据实际需求设置两个以上。
[0025]
优选地，如图3所示，移动涂胶头2包括第一胶接口21、第二胶接口23、第二指示标线24、涂胶截止面25和混合涂胶面26；第一胶接口21和第二胶接口23分别为空心柱体，第一胶接口21的空心柱体的外围尺寸与第一涂胶导向槽12的尺寸匹配，其穿过第一涂胶导向槽12并可沿第一涂胶导向槽12的槽长度方向移动，其外侧端与第一原料胶装置输出端连接，其内侧端连接至混合涂胶面26上，用于将第一原料胶输出至混合涂胶面26上；第二胶接口23的空心柱体的外围尺寸与第二涂胶导向槽13的尺寸匹配，其穿过第二涂胶导向槽13并可沿第二涂胶导向槽13的槽长度方向移动，其外侧端与第二原料胶装置输出端连接，其内侧端连接至混合涂胶面26上，用于将第二原料胶输出至混合涂胶面26上；优选地，第一原料胶为环氧树脂a胶，第二原料胶为环氧树脂b胶。
[0026]
混合涂胶面26具有向内凹陷的弧形表面，光纤光栅传感器位于弧形表面与被测结构表面之间的间隙空间内，混合涂胶面26用于承接并混合第一原料胶和第二原料胶，并随着移动涂胶头2的移动将第一原料胶和第二原料胶混合后产生的粘胶材料涂覆于光纤光栅传感器和被测结构表面上，使光纤光栅传感器和被测结构表面粘接；涂胶截止面25与混合涂胶面26的两端连接，并与被测结构表面紧密连接，用于阻止粘胶材料流出混合涂胶面26区域，将粘胶材料限制在混合涂胶面26内；第二指示标线24设置于第二胶接口23的外表面上，用于与刻度线配合指示移动涂胶头2的移动距离。
[0027]
优选地，移动涂胶头2还包括第一指示标线22，设置于第一胶接口21的外表面上，用于与刻度线配合指示移动涂胶头2的移动距离。
[0028]
上述移动涂胶头，通过设置混合涂胶面，第一、第二原料胶可在移动涂胶头移动的过程中直接在混合涂胶面上进行混合并实施涂胶，提高了粘贴速率和质量。
[0029]
优选地，如图4所示，第一固定扣3和第二固定扣4均包括压紧固定臂31、第一连接臂32、第二连接臂33、第一磁铁34和第二磁铁35；第一连接臂32和第二连接臂33连接位于压紧固定臂31的两端，导向标尺1穿过压紧固定臂31、第一连接臂32和第二连接臂33所围区域且被固定在其内；第一磁铁34位于第一连接臂32内，用于将第一连接臂32磁吸连接在被测结构表面；第二磁铁35位于第二连接臂33内，用于将第二连接臂33磁吸连接在被测结构表面。
[0030]
优选地，如图5所示，第一支撑部件5和第二支撑部件6均包括提拉手柄51、限位连
接件52、弹簧53、外侧压件54和内侧压件55；内侧压件55和外侧压件54用于将光纤光栅传感器压紧在两者之间并紧贴被测结构表面，提拉手柄51穿过限位连接件52与外侧压件54连接，弹簧53设置于外侧压件54与限位连接件52之间，限位连接件52与导向标尺1连接，拉动提拉手柄51将外侧压件54提起后可将光纤光栅传感器放入内侧压件55和外侧压件54之间，此时弹簧53被压缩，放开提拉手柄51时由于弹簧53的恢复力将光纤光栅传感器压紧在内侧压件55和外侧压件54之间。
[0031]
优选地，如图6、图7、图8和图9所示，提拉手柄51包括手柄件511和导向柱512；导向柱512连接位于手柄件511的下表面上；限位连接件52包括第一导向柱孔521、后侧平面部522、外侧平板523、第一上侧平板524和第一下侧平板525；第一上侧平板524和第一下侧平板525分别垂直连接在外侧平板523前部内侧面的上部和下部，外侧压件54的后部置于外侧平板523、第一上侧平板524和第一下侧平板525所围空间内；外侧平板523上开设有第一导向柱孔521，第一导向柱孔521用于供导向柱512穿过；后侧平面部522位于外侧平板523的后部内侧面上，用于与导向标尺1连接；外侧压件54包括第二导向柱孔541、外侧平面部542、内侧平面部543、内侧光滑表面部544、外侧磁铁545和外侧橡胶保护垫546；第二导向柱孔541开设于外侧压件54的后部，第二导向柱孔521用于供导向柱512穿过，弹簧53套设在外侧平板523与外侧平面部542之间的导向柱512上；外侧平面部542位于外侧压件54的外侧面上，与外侧平板523前部内侧面匹配；内侧平面部543位于外侧压件54的前部内侧面上，外侧橡胶保护垫546设于内侧平面部543的中间位置上，用于压紧光纤光栅传感器；外侧磁铁545设于内侧平面部543的上下侧位置上；内侧光滑表面部544位于外侧压件54的后部内侧面上，与被测结构表面紧密接触，可以是光滑倾斜平面，也可以是光滑弧面，用于将光纤光栅传感器紧贴在被测结构表面上；内侧压件55包括内侧平板551、第二上侧平板552、第二下侧平板553、内侧磁铁554和内侧橡胶保护垫555；第二上侧平板552和第二下侧平板553分别垂直连接在内侧平板551外侧面的上部和下部，外侧压件54的前部置于内侧平板551、第二上侧平板552和第二下侧平板553所围空间内；内侧橡胶保护垫555设于内侧平板551、第二上侧平板552和第二下侧平板553所围空间内的内侧平板551外侧面的中间位置上，与外侧橡胶保护垫546匹配，用于压紧光纤光栅传感器；内侧磁铁554设于内侧橡胶保护垫555的上下侧，与外侧磁铁545匹配进行磁吸合。优选地，内侧压件55还包括凹槽556，位于内侧橡胶保护垫555的前侧，用于容纳光纤光栅传感器，限制光纤光栅传感器的移动范围。内侧橡胶保护垫555、外侧橡胶保护垫546和混合涂胶面26的沿导向标尺1长度方向上的对称轴共轴设置。
[0032]
本实施例中的“前部”、“前侧”等中的“前”均是指远离导向标尺的方位处，“后部”、“后侧”等中的“后”均是指靠近导向标尺的方位处，“外侧”等中的“外”均是指远离被测结构表面的方位处，“内侧”等中的“内”均是指靠近被测结构表面的方位处。
[0033]
上述第一、第二支撑部件，通过设置内、外侧压件能将光纤光栅传感器拉伸直并压紧在被测结构表面，通过限位连接件与导向标尺连接，实施光纤光栅传感器的限位和定位，从而提高了定位精度和粘贴质量。
[0034]
上述光纤光栅传感器快速定位粘贴装置的工作原理为：通过第一固定扣和第二固定扣将光纤光栅传感器快速定位粘贴装置固定至被测结构表面上，使移动涂胶头置于待粘贴定位处附近；拉动第一支撑部件和第二支撑部件的提拉手柄，将两者的外侧压件提起；将
光纤光栅传感器分别穿过两者的内侧压件和外侧压件之间的间隙，使光纤光栅传感器的待粘贴部位与被测结构表面的待粘贴定位处相互对准；松开第一支撑部件和第二支撑部件的提拉手柄，使光纤光栅传感器压紧固定；将第一原料胶和第二原料胶同时从移动涂胶头输出，同时参照刻度尺将移动涂胶头移动预设的涂覆长度，使粘胶材料均匀涂覆至光纤光栅传感器和被测结构表面上，完成光纤光栅传感器和被测结构表面的粘接。
[0035]
上述光纤光栅传感器快速定位粘贴装置，通过设置第一、第二固定扣，可将粘贴装置快速定位固定，提高了定位速度。通过设置第一、第二支撑部件，实现了对光纤光栅传感器的预拉伸和固定功能，通过设置导向标尺可准确指示涂覆长度，具有定位准确的优点，提高了粘贴精度和粘贴质量。通过设置移动涂胶头，实现了第一、第二原料胶直接边混合边涂覆，提高了粘贴速率和质量，并且具有工作可靠及操作方便的优点。
[0036]
实施例2本实施例提供一种光纤光栅传感器快速定位粘贴方法，可应用于实施例1的光纤光栅传感器快速定位粘贴装置，如图10所示，该方法包括以下步骤：s1、通过第一固定扣和第二固定扣将光纤光栅传感器快速定位粘贴装置固定至被测结构表面上，使移动涂胶头置于待粘贴定位处附近；s2、拉动第一支撑部件和第二支撑部件的提拉手柄，将两者的外侧压件提起；s3、将光纤光栅传感器分别穿过两者的内侧压件和外侧压件之间的间隙，使光纤光栅传感器的待粘贴部位与被测结构表面的待粘贴定位处相互对准；s4、松开第一支撑部件和第二支撑部件的提拉手柄，使光纤光栅传感器压紧固定；s5、将第一原料胶和第二原料胶同时从移动涂胶头输出，同时参照刻度尺将移动涂胶头移动预设的涂覆长度，使粘胶材料均匀涂覆至光纤光栅传感器和被测结构表面上。
[0037]
上述光纤光栅传感器快速定位粘贴方法，通过第一、第二固定扣将粘贴装置快速定位固定，提高了定位速度。通过第一、第二支撑部件将光纤光栅传感器预拉伸和固定，通过导向标尺准确指示涂覆长度，从而具有定位准确的优点，提高了粘贴精度和粘贴质量。通过移动涂胶头将第一、第二原料胶直接边混合边涂覆，提高了粘贴速率和质量，并且具有工作可靠及操作方便的优点。
[0038]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。