专利名称：预置弯曲的光纤型拉线位移传感装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种位移传感装置，特别涉及一种预置弯曲的光纤型拉线位移传感装置。
背景技术：
拉线式位移传感器在上世纪五十年代面世后，广泛用于机械加工测量及其他生产生活中，其基本结构包括外壳、拉线、卷线轮、蜗簧和电位器，卷线轮与电位器同轴固定连接，外壳上有出线孔，测试待测物体位移时，拉线从拉线孔伸出，其原理是将拉线伸长过程中，带动卷线轮的转动，然后通过电位器将卷线轮的转动转化为可以计量、传送的电信号， 在将电信号换算为拉线伸长的距离，达到测试待测物体位移的目的。由于其工作原理简单、 成本低、适应环境能力强且精度高，所以应用范围较广。但由于卷线轮与电位器是同轴的，在电位器旋转圈数较多时，电位器磨损严重，使其精度和使用寿命大打折扣；另外传统的拉线式位移传感器是以电荷为基础传送信号，则在许多有电磁干扰及强电磁场环境下使用中干扰多，并在需要构件传感器阵列及远距离信号传输时问题很多，系统的复杂程度和成本急剧上升，从而限制了其使用。如在对山体滑坡进行预警监测中，需要时刻跟踪山体表面分布多个裂缝的扩展大小及速度，采用拉线式传感器是一种较好的选择，但现有的以电荷为基础的拉线传感器一方面构建分布式或准分布式传感器阵列困难，另一方面对电磁干扰敏感，而现实生活中当出现较大雨量时也正是山体滑坡最危险的关键时刻，而此时一般都会伴随雷暴天气，从而使传统的拉线传感器无法胜任该项工作。中国专利申请号200810201667. 2《一种拉线式光纤光栅位移传感器》的专利中提出了一种方案是以光纤光栅为传感单元替代了传统拉线传感器的电位器来对拉线的伸长进行计量，并通过光纤将该信号传输，该种光纤光栅拉线式位移传感器具有诸多优点，如抗电磁干扰、体积小、精度高、易于构建准分布式传感器阵列，以及可以将光信号的远距离传输达到远距离监测的目的，使监测人员脱离了诸如山体滑坡这样的危险区域。但光纤光栅类型的传感器都有一个共同的缺点是监测仪器成本较高，其光源不仅需要是宽带光源，还要求具有较高的功率，特别是组网阵列型传感系统需要更宽的输出光谱和更高输出光功率的光源，另外对回波光信号的检测需要较高精度的设备，这也使监测设备复杂成本高，这些都限制了该类光纤光栅拉线传感器的推广使用。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种预置弯曲的光纤型拉线位移传感装置。本发明结构简单、设计合理、加工制作方便且使用方式灵活、灵敏度高、使用效果好、成本低，并且可以根据需要构建传感阵列，满足大范围、大长度监测的要求。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是预置弯曲的光纤型拉线位移传感装置，其特征在于包括壳体、测试单元和处理单元，所述壳体内设置有卷线轮、拉线、蜗簧、滑杆、基板一、基板二、信号光纤和传动单元，所述拉线缠绕在卷线轮上且拉线的末尾端固定在卷线轮上，所述拉线的起始端通过拉线口从所述壳体伸出，所述拉线的起始端设置有拉线头，所述传动单元的输入端安装在卷线轮上，所述基板一安装在传动单元的输出端，所述基板一能在传动单元的带动下相对传动单元发生位移，所述蜗簧安装在传动单元上用于对传动单元的复位，所述滑杆的一端活动安装在基板一的上端，所述滑杆的另一端通过基板二固定在壳体上，所述基板一和基板二之间设置有弹性材料，所述信号光纤固定在弹性材料表面且所述信号光纤为波纹形状，所述信号光纤的两端分别通过延长光纤与测试单元连接，所述测试单元与处理单元连接。上述的预置弯曲的光纤型拉线位移传感装置，所述传动单元为转动轴和传动杆， 所述转动轴通过轴承一安装在壳体内壁，所述传动杆与转动轴同轴连接，所述基板一安装在传动杆上且所述基板一和传动杆为螺纹配合，所述蜗簧安装在转动轴上。上述的预置弯曲的光纤型拉线位移传感装置，所述弹性材料上设置有波纹齿。上述的预置弯曲的光纤型拉线位移传感装置，所述基板二固定壳体内壁。上述的预置弯曲的光纤型拉线位移传感装置，所述基板二上设置有与基板二滑动配合的调整螺杆，所述调整螺杆穿出壳体，且所述调整螺杆与壳体螺纹配合。上述的预置弯曲的光纤型拉线位移传感装置，所述弹性材料通过辅助弹簧与基板二连接。上述的预置弯曲的光纤型拉线位移传感装置，所述的信号光纤的一端安置有光反射装置，信号光纤的另一端通过延长光纤连接一 1X2光分路器的输入端，1X2光分路器的输出端接测试单元。上述的预置弯曲的光纤型拉线位移传感装置，所述蜗簧安装在一个蜗簧壳内。本发明与现有技术相比具有以下优点1、本发明具有结构简单、设计合理、操作方法方便且使用方式灵活、灵敏度高；2、本发明因使用预置弯曲的信号光纤，使本装置具有抗电磁干扰、灵敏度高、电绝缘性好、安全可靠、耐腐蚀、可远距离检测、便于复用组网等诸多优点；3、本发明由于可以采用的光源-光功率法测试，从而可以大幅度降低测试单元的成本，从而使本装置的整体成本大幅度降低，使本装置具有广阔的使用范围。4、本发明因利用了预置弯曲光纤传感的高精度和高敏感特点，从而可以根据需要选择合适的拉线长度满足实际需求，其拉线长度可以轻松的达到数米至数十米的范围，使本装置具有更广的使用范围。综上所述，本发明结构简单、设计合理、加工制作方便且使用方式灵活、灵敏度高、 使用效果好，并具有成本低、可以远距离检测、易组网复用等优点，使本发明的装置具有良好的使用前景。下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本发明实施例1的结构示意图。图2为本发明实施例2的结构示意图。图3为本发明实施例3的结构示意图。
图4为本发明实施例4的结构示意图。图5为本发明实施例5的结构示意图。图6为本发明实施例6的结构示意图。附图标记说明
权利要求
1.预置弯曲的光纤型拉线位移传感装置，其特征在于包括壳体(10)、测试单元(5)和处理单元(7)，所述壳体(10)内设置有卷线轮(13)、拉线(15)、蜗簧(17)、滑杆(21)、基板一 O)、基板二(3)、信号光纤(3 和传动单元，所述拉线(1 缠绕在卷线轮(1 上且拉线(15)的末尾端固定在卷线轮(13)上，所述拉线(15)的起始端通过拉线口 04)从所述壳体(10)伸出，所述拉线(15)的起始端设置有拉线头(20)，所述传动单元的输入端安装在卷线轮(13)上，所述基板一(2)安装在传动单元的输出端，所述基板一(2)能在传动单元的带动下相对传动单元发生位移，所述蜗簧(17)安装在传动单元上用于对传动单元的复位， 所述滑杆的一端活动安装在基板一 O)的上端，所述滑杆的另一端通过基板二 (3)固定在壳体(10)上，所述基板一(2)和基板二(3)之间设置有弹性材料(6)，所述信号光纤(3 固定在弹性材料(6)表面且所述信号光纤(3 为波纹形状，所述信号光纤(33) 的两端分别通过延长光纤(1)与测试单元( 连接，所述测试单元( 与处理单元(7)连接。
2.根据权利要求1所述的预置弯曲的光纤型拉线位移传感装置，其特征在于所述传动单元为转动轴(11)和传动杆(18)，所述转动轴(11)通过轴承一(1 安装在壳体(10) 内壁，所述传动杆(18)与转动轴(11)同轴连接，所述基板一( 安装在传动杆(18)上且所述基板一( 和传动杆(18)为螺纹配合，所述蜗簧(17)安装在转动轴(11)上。
3.根据权利要求2所述的预置弯曲的光纤型拉线位移传感装置，其特征在于所述弹性材料(6)上设置有波纹齿。·3.根据权利要求2所述的预置弯曲的光纤型拉线位移传感装置，其特征在于所述基板二(3)固定壳体(10)内壁。
4.根据权利要求2所述的预置弯曲的光纤型拉线位移传感装置，其特征在于所述基板二 C3)上设置有与基板二 C3)滑动配合的调整螺杆(30)，所述调整螺杆(30)穿出壳体 (10)，且所述调整螺杆(30)与壳体(10)螺纹配合。
5.根据权利要求2所述的预置弯曲的光纤型拉线位移传感装置，其特征在于所述弹性材料(6)通过辅助弹簧0 与基板二( 连接。
6.根据权利要求2所述的预置弯曲的光纤型拉线位移传感装置，其特征在于所述的信号光纤(3 的一端安置有光反射装置(46)，信号光纤(3 的另一端通过延长光纤(1) 连接一 1X2光分路器05)的输入端，1X2光分路器05)的输出端接测试单元(5)。
7.根据权利要求2所述的预置弯曲的光纤型拉线位移传感装置，其特征在于所述蜗簧(17)安装在一个蜗簧壳(16)内。
全文摘要
本发明公开了一种预置弯曲的光纤型拉线位移传感装置，包括壳体，壳体内设置有卷线轮、拉线、蜗簧、滑杆、基板一、基板二、信号光纤和传动单元，拉线缠绕在卷线轮上，拉线的起始端通过拉线口从壳体伸出，拉线的起始端设置有拉线头，传动单元的输入端安装在卷线轮上，基板一安装在传动单元的输出端，蜗簧安装在传动单元上用于对传动单元的复位，滑杆的一端活动安装在基板一的上端，滑杆的另一端通过基板二固定在壳体上，基板一和基板二之间设置有弹性材料，信号光纤固定在弹性材料表面且所述信号光纤为波纹形状，信号光纤的两端与测试单元连接，测试单元与处理单元连接。本发明结构简单、设计合理、灵敏度高、成本低。
文档编号G01B11/02GK102486370SQ20101057375
公开日2012年6月6日 申请日期2010年12月3日 优先权日2010年12月3日
发明者杜兵 申请人:西安金和光学科技有限公司