专利名称：可重复利用式光纤光栅应变传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种可重复利用式光纤光栅应变传感器，属于光电子测试类领域。
背景技术：
目前在矿井中使用的主要是使用电信号的传感器，这种传感器现在比较成熟，精度也比较高，但是因为它使用电信号作为传输信号，会产生微弱的电火花，当矿井中瓦斯浓度高到一定程度的时候，有可能会引起瓦斯的爆炸，影响矿井的安全。相比较电信号的传感器，使用光纤光栅传感器有如下优点1)光纤光栅使用的是光信号，不会产生电火花，所以在矿井使用时会比电信号的传感器有更好的安全性；2)光纤光栅传感器在井下使用光缆连接，不使用电源，从而避免因电源干扰产生的错误信息；3)多个相同或不同类型的传感器可以串接复用在一根光纤上，系统集成度高；单根光纤上串接的传感器间隔可以是几厘米或者几十公里，直接实现远程传输；4)光纤光栅传感器属于波长调制型非线性作用的光纤传感器。通过待测量调制入射光束的波长，测量反射光的波长变化进行检测。由于波长是一个绝对参数，不受总体光强水平、连接光纤及耦合器处的损耗或者光源能量的影响，因此比其他的方式更加稳定、准确。在对钢筋混凝土等结构的检测中，以前是利用电阻应变计进行应变检测。但是由于电阻应变计的诸多缺点，例如容易受电磁信号干扰、受外界环境腐蚀、埋入工艺复杂、寿命短、导线埋入数量多等，所以使其无法满足实时、在线的机构监测要求。近年来，很多地方使用光纤光栅替代电阻应变计，将光纤光栅埋入到混凝土结构中来监测应变。但是光纤光栅非常细，抗剪切能力差，单独将它埋入到混凝土等结构中非常困难，所以一般是将裸光栅粘贴在受力钢筋、结构表面或者采用其他的特殊方式封装光纤光栅后埋入混凝土。在用于监测桥梁、公路等时，可以把光纤光栅传感器，在公路或者桥梁建设阶段预先埋在公路或者桥梁的合适位置。从而实现桥梁等的长期监测。这种方式可以在不影响本体性能的情况下较为准确的测量应变、温度等值。由于将光纤光栅传感器预埋，所以不能实现光纤光栅传感器的重复利用。目前现有的光纤光栅应变传感器，大致采用如下几种方式实现测量1.把光纤光栅传感器预先埋藏到待测物体中2.把光纤光栅传感器粘贴到待测物体表面3.使用螺钉等方式把传感器固定到待测物体表面。在矿山或者围岩检测中这几种安装方式会受检测条件的局限，无法发挥光纤光栅传感器的优势。这主要是因为(1)在用于矿山监测时，不可能像桥梁一样，在新建桥梁的铺设阶段，在桥面预先埋设光纤光栅传感器，作为后期的传感器件；(2)在围岩、矿山上打孔，孔的尺寸不可能非常准确，孔内壁非常不平滑，不可能用胶直接粘贴在孔内壁；(3)为了能不影响矿山的性能，打孔直径要尽量小、长度要尽量短，这也限制了螺钉等光纤光栅传感器的固定方式。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种适用于矿山、围岩监测的可重复利用式光纤光栅应变传感器。本实用新型为解决其技术问题采用如下技术方案本实用新型包括套筒、固定设置在套筒前端的固定连轴板、与固定连轴板的两端分别铰连的左上连杆和左下连杆、套装在固定连轴板上的和固定连轴板采用螺纹连接的螺纹杆、设置在螺纹杆另一端的和螺纹杆采用螺纹连接的连轴板、与连轴板的上下两端分别铰连的右上连杆和右下连杆、与左上连杆和右上连杆铰连的上顶板、与左下连杆和右下连杆铰连的下顶板以及设置在左上连杆和左下连杆上的光纤光栅，所述上顶板设置在套筒的上孔内，所述下顶板设置在套筒的下孔内，所述螺纹杆后端穿置在套筒后端的圆孔内，旋转螺纹杆，连轴板前后移动，带动上顶板和下顶板上下移动。所述光纤光栅设置在左上连杆和左下连杆侧面的凹槽内。所述螺纹杆前端固定连接有与螺纹杆为一体的调节块。本实用新型的积极效果如下使用本实用新型传感器测量被测物体时，通过旋转调节块调整连轴板的前后位置，带动左上连杆、左下连杆、右上连杆、右下连杆运动，从而使上顶板、下顶板上下移动，可以根据矿山、围岩等本体上打的小孔的大小调整传感器的高度，由于上顶板、下顶板分别位于套筒的上孔和下孔内，可根据被测物体的直径大小调节上下位置，从而使上顶板和下顶板直接顶住小孔内壁。光纤光栅直接封装在左上连杆和左下连杆的表面凹槽内，减少了系统的测量误差。本实用新型设置有套筒作为保护装置，有效的减少了灰尘及颗粒划伤光纤光栅的几率，使光纤光栅传感器更安全可靠。测量结束后，可以通过旋转调节块使上、下顶板向下移动，抽出传感器，达到重复利用的效果。
图1为本实用新型的结构示意图；图2为本实用新型左上连杆结构示意图。在附图中，1套筒、2固定连轴板、3连轴板、4左上连杆、5左下连杆、6右上连杆、7 右下连杆、8上顶板、9下顶板、10螺纹杆、11光纤光栅、12上孔、13下孔、14凹槽、15调节块、 16圆孔。
具体实施方式
如附图1一2所示，为本实用新型的一个具体实施例，它包括套筒1、固定设置在套筒1前端的固定连轴板2、与固定连轴板2的两端分别铰连的左上连杆4和左下连杆5、套装在固定连轴板2上的和固定连轴板2采用螺纹连接的螺纹杆10、设置在螺纹杆10另一端的和螺纹杆10采用螺纹连接的连轴板3、与连轴板3的上下两端分别铰连的右上连杆6和右下连杆7、与左上连杆4和右上连杆6铰连的上顶板8、与左下连杆5和右下连杆7铰连的下顶板9以及设置在左上连杆4和左下连杆5上的光纤光栅11，所述上顶板8设置在套筒 1的上孔12内，所述下顶板9设置在套筒1的下孔13内，所述螺纹杆10后端穿置在套筒1 后端的圆孔16内，旋转螺纹杆10，连轴板3前后移动，带动上顶板8和下顶板9上下移动。 所述光纤光栅11设置在左上连杆4和左下连杆5侧面的凹槽14内。所述螺纹杆10前端固定连接有与螺纹杆10为一体的调节块15。如附图1所示，固定连轴板2上设置有两个铰连轴，分别与左上连杆4、左下连杆5 铰连，连轴板3上设置有两个铰连轴，分别与右上连杆6、右下连杆7铰连，左上连杆4、右上连杆6与上顶板8铰连，左下连杆5、右下连杆7与下顶板9铰连，将前端带有调节块15的螺纹杆10从固定连轴板2和连轴板3中间的螺纹孔中穿过，螺纹杆10后端穿置在套筒1 后端的圆孔中。套筒1为圆柱筒状。如附图2所示，本实施例左上连杆4、左下连杆5侧面设置有正方体凹槽14，其深度为0. 9mm，用双组分的M-Bond 610胶将两段不同波长的光纤光栅11分别封装在凹槽14 内，光纤光栅11中心波长的选择要根据所使用的光纤光栅分析仪的波长测量范围、波长分辨率等参数进行选择，并把封装后的光纤光栅11连接到外面的光纤光栅分析仪上。在岩壁上打孔后，将本实用新型传感器放入孔内，通过旋转螺纹杆10前端的调节块15，使连轴板3移动，此时左上连杆4、右上连杆6带动上顶板8上下移动，左下连杆5、 右下连杆7带动下顶板9上下移动，使上顶板8和下顶板9直接顶住矿山、围岩等本体上打的小孔内壁，当矿山有微小形变时，紧密贴合在矿山孔壁的上顶板8和下顶板9也随着发生形变，会往中轴方向压缩，左上连杆4和左下连杆5发生弯曲变形，带动光纤光栅11弯曲变形，通过外部的光纤光栅分析仪读取中心波长，转化成形变量，从而测量出岩壁形变值。本实用新型光纤光栅11直接封装在左上连杆4和左下连杆5的表面凹槽14内， 减少了系统的测量误差。本实用新型设置有套筒1作为保护装置，有效的减少了灰尘及颗粒划伤光纤光栅11的几率，使光纤光栅传感器更安全可靠。测量结束后，可以通过旋转调节块15使上、下顶板向下移动，抽出传感器，达到重复利用的效果。
权利要求1.一种可重复利用式光纤光栅应变传感器，其特征在于其包括套筒(1)、固定设置在套筒(1)前端的固定连轴板(2)、与固定连轴板(2)的两端分别铰连的左上连杆(4)和左下连杆(5)、套装在固定连轴板(2)上的和固定连轴板(2)采用螺纹连接的螺纹杆(10)、设置在螺纹杆(10)另一端的和螺纹杆(10)采用螺纹连接的连轴板(3)、与连轴板(3)的上下两端分别铰连的右上连杆(6)和右下连杆(7)、与左上连杆(4)和右上连杆(6)铰连的上顶板 (8)、与左下连杆(5)和右下连杆(7)铰连的下顶板(9)以及设置在左上连杆(4)和左下连杆(5)上的光纤光栅(11)，所述上顶板(8)设置在套筒(1)的上孔(12)内，所述下顶板(9) 设置在套筒(1)的下孔(13)内，所述螺纹杆(10)后端穿置在套筒(1)后端的圆孔(16)内， 旋转螺纹杆(10)，连轴板(3)前后移动，带动上顶板(8)和下顶板(9)上下移动。
2.根据权利要求1所述的可重复利用式光纤光栅应变传感器，其特征在于所述光纤光栅(11)设置在左上连杆(4)和左下连杆(5)侧面的凹槽(14)内。
3.根据权利要求1或2所述的可重复利用式光纤光栅应变传感器，其特征在于所述螺纹杆(10)前端固定连接有与螺纹杆(10)为一体的调节块(15)。
专利摘要本实用新型涉及一种可重复利用式光纤光栅应变传感器，它包括套筒、固定设置在套筒前端的固定连轴板、与固定连轴板的两端分别铰连的左上连杆和左下连杆、套装在固定连轴板上的和固定连轴板采用螺纹连接的螺纹杆、设置在螺纹杆另一端的和螺纹杆采用螺纹连接的连轴板、与连轴板的上下两端分别铰连的右上连杆和右下连杆、与左上连杆和右上连杆铰连的上顶板、与左下连杆和右下连杆铰连的下顶板以及设置在左上连杆和左下连杆上的光纤光栅。本实用新型设置有套筒作为保护装置，有效的减少了灰尘及颗粒划伤光纤光栅的几率，使光纤光栅传感器更安全可靠，可以通过旋转调节块使上、下顶板向下移动，抽出传感器，达到重复利用的效果。
文档编号G01B11/16GK202024738SQ20112009353
公开日2011年11月2日 申请日期2011年4月1日 优先权日2011年4月1日
发明者刘强, 文继华, 朱月红, 王广祥 申请人:石家庄经济学院