专利名称：一种光纤光栅井盖开关状态磁感应器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光纤传感技术领域，特别涉及一种光纤光栅井盖开关状态磁感应器。
技术背景随着城市各项功能的日益完善，市政、通信、燃气、供热、电力等多个行业的井盖广泛分布于城市的各个街道，为城市的正常运行发挥着重要作用。然而，偷窃井盖的事件时有发生，井盖丢失后如不能及时定位和修补，不但给行人和车辆带来安全隐患，而且使不法分子通过井盖入口盗窃或者破坏地下线路，影响供电和通讯，这些不但会造成不良的社会影响，还会导致巨大的经济损失。因此，井盖以及地下线缆的管理已经成为当前我国安防领域急需攻克的一个难题，其中，设计适用于井盖现场各种恶劣环境的井盖开关状态感应器尤为关键。现有技术多采用电子式传感器，需要现场供电或者电池供电，具有一定的局限性，例如在强电磁干扰、易燃易爆、高温、高湿等恶劣环境应用的长期稳定性和可靠性不好。近十几年来，由于光纤光栅传感技术的快速发展，更由于光纤光栅具有抗电磁干扰、抗雷击、波长绝对编码、准分布式测量、长期可靠性和稳定性好，并且能在易燃、易爆、高低温、高湿、等恶劣环境中应用等诸多优点，使其应用技术研究方兴未艾。电力、通讯、市政线缆管道广泛铺设了通讯光缆，通过开发光纤光栅井盖开关状态磁感应器可以充分利用通讯光缆进行直接远距离信号传输，无需再增加其它成本，并且该传感器可实现波分复用准分布式测量，其使用寿命较长，这些都可以大大降低井盖开关状态监测的综合成本。
发明内容本实用新型针对现有技术的不足，提供了一种光纤光栅井盖开关状态磁感应器，来解决现有技术中长期稳定性和可靠性不理想等技术问题。本实用新型的这种光纤光栅井盖开关状态磁感应器，由一个壳体、一个磁头罩、一个磁钢座、一个磁钢、两个铠装光缆、一个弹性结构体、一个光纤光栅和两个装配螺钉组成。其中，所述的弹性结构体是由弹性金属材料通过精密机械加工而成的，为菱形结构，是由装配孔座、菱形结构体、左光纤粘接处、右光纤粘接处、磁钢装配杆五部分组成，所述的菱形结构体的两个钝角对角线两侧分别为所述的装配孔座和所述的磁钢装配杆，而两个锐角对角线的两侧分别为所述的左光纤粘接处和所述的右光纤粘接处。所述的左光纤粘接处、右光纤粘接处用于粘贴经过预拉伸的所述的光纤光栅，所述的装配孔座和所述的壳体通过所述的两个装配螺钉进行装配，所述的磁钢装配杆用于和所述的磁钢座连接，所述的菱形结构体在钝角对角线方向上受到拉力时，所述的装配孔座和所述的磁钢装配杆之间距离增大，而所述的左光纤粘接处和所述的右光纤粘接处之间的距离会减小，进而所述的光纤光栅受到拉应力就会减小，进而引起光纤光栅的中心反射波长向短波方向移动。[0008]进一步的，所述的壳体是由不锈钢、或者硬铝等无磁金属材料通过机械加工而成的。进一步的，所述的磁头罩是由不锈钢、或者硬铝等无磁金属材料通过机械加工而成的，并且其前端膜片的厚度要小于O. 5_，利于磁钢接近目标物体时，产生较大吸力。本实用新型的这种光纤光栅井盖开关状态磁感应器制作的基本操作步骤如下1)将所述的磁钢通过填充环氧树脂胶粘接或者机械方法嵌入到所述的磁钢座中心孔中；2)将所述的光纤光栅经过预拉伸后，采用环氧树脂胶粘技术将所述的光纤光栅两端的尾纤分别牢靠地粘贴在所述的左光纤粘接处和所述的右光纤粘接处；3)将所述的磁钢座通过螺纹与所述的弹性结构体的所述的磁钢装配杆装配在一起；4)将所述的光纤光栅两端的尾纤从所述的壳体两侧的孔中穿出；5)将所述的磁头罩通过螺纹与所属的壳体装配在一起，并调整好所述的磁头罩的前端膜片与所述的磁钢之间的距离，需小于O. 5mm ；6)将所述的装配孔座通过所述的两个装配螺钉与所述的壳体装配在一起；7)所述的光纤光栅两端的尾纤分别用所述的铠装光缆保护，并用密封胶密封。进一步的，所述的弹性结构体的材质可以为不锈钢、或者碳钢、或者青铜、或者其它良好的弹性材料的一种。进一步的，所述的光纤光栅两端尾纤的环氧树脂胶粘接方式可以用激光焊接方式、或者锡焊焊接方式、或者玻璃粉烧结方式来代替。进一步的，所述的光纤光栅，可以由光纤F-P腔、或者钢弦替代。本实用新型的基本工作原理是将这种所述的光纤光栅井盖开关状态磁感应器通过四个安装螺钉安装在井壁表面上，当一个含有铁、镍等材料的井盖垂直逐渐接近所述的磁头罩的前端膜片时，所述的磁钢与所述的井盖之间吸力逐渐增大，使所述的装配孔座和所述的磁钢装配杆之间距离逐渐增大，而使所述的左光纤粘接处和所述的右光纤粘接处之间的距离逐渐减小，进而使所述的光纤光栅受到拉力逐渐减小，进而引起所述的光纤光栅的中心反射波长向短波方向移动。所述的井盖在开启和关闭两种状态下，所述的光纤光栅中心反射波长会产生一定的波长移动量，这样，通过探测所述的光纤光栅的中心反射波长的移动量，即可判断井盖的开关状态。本实用新型和已有技术相对比，其效果是积极和明显的。本实用新型利用光纤光栅和永久磁钢来代替电子式元器件，现场无需供电、不受电磁干扰和高温湿热循环环境的影响，大大提高了传感器的长期稳定性和可靠性，使其尤其适合在各种不同井盖现场环境中应用。
图I是本实用新型的光纤光栅井盖开关状态磁感应器的结构及安装示意图图2是本实用新型的光纤光栅井盖开关状态磁感应器安装侧视图图中，I-壳体；2_磁头罩；3-磁钢座；4-磁钢；5_销装光缆；6-弹性结构体；7-光纤光栅；8_装配螺钉；9_结构胶；10_密封胶；11_安装螺钉；12_井壁；13_井盖。图3是弹性结构体结构示意图图中，6. I-装配孔座；6. 2-菱形结构体；6. 3_左光纤粘接处；6. 4_右光纤粘接处；
6.5-磁钢装配杆。
具体实施方式
实施例I :下面结合图I、图2和图3对本实用新型的具体实施作详细说明如图I和图2所示，本实用新型的这种光纤光栅井盖开关状态磁感应器，由一个壳体I、一个磁头罩2、一个磁钢座3、一个磁钢4、两个铠装光缆5、一个弹性结构体6、一个光纤光栅7和两个装配螺钉8组成。其中，所述的弹性结构体6是由弹性金属材料通过精密机械加工而成的，为菱形结构，其结构示意图如图3所示，是由装配孔座6. I、菱形结构体6. 2、左光纤粘接处6. 3、右光纤粘接处6. 4、磁钢装配杆6. 5五部分组成，所述的菱形结构体6. 2的两个钝角对角线两侧分别为所述的装配孔座6. I和所述的磁钢装配杆6. 5，而两个锐角对角线的两侧分别为所述的左光纤粘接处6. 3和所述的右光纤粘接处6. 4。所述的左光纤粘接处6. 3和所述的右光纤粘接处6. 4用于利用结构胶9粘接经过预拉伸的所述的光纤光栅7两端的尾纤；所述的装配孔座6. I用于和所述的壳体I进行机械装配；所述的磁钢装配杆6. 5用于和所述的磁钢座3连接；所述的菱形结构体6. 2在垂直于所述的光纤光栅方向上受到拉力时，即所述的装配孔座6. I和所述的磁钢装配杆6. 5之间距离增大，而所述的左光纤粘接处6. 3和所述的右光纤粘接处6. 4之间的距离会减小，进而所述的光纤光栅7受到拉力就会减小，进而引起所述的光纤光栅7的中心反射波长向短波方向移动。具体地，本实施例的制作过程是I)将所述的磁钢4通过填充环氧树脂胶粘接或者机械方法嵌入到所述的磁钢座3的中心孔中；2)将所述的光纤光栅7经过预拉伸后，利用所述的结构胶9将所述的光纤光栅7两端的尾纤分别牢靠地粘贴在所述的左光纤粘接处6. 3和所述的右光纤粘接处6. 4 ；3)将所述的磁钢座3通过螺纹与所述的弹性结构体6的所述的磁钢装配杆6. 5装配在一起；4)将所述的光纤光栅7两端的尾纤从所述的壳体I两侧的孔中穿出；5)将所述的磁头罩2通过螺纹与所属的壳体I装配在一起，并调整好所述的磁头罩2的前端膜片与所述的磁钢4之间的距离，需小于O. 5mm ；6)将所述的装配孔座6. I通过所述的两个装配螺钉8与所述的壳体I牢靠装配在一起; 7)所述的光纤光栅7两端的尾纤分别用所述的铠装光缆5保护，并用密封胶10密封。 本实用新型的实施例的工作过程是将本实用新型所述的光纤光栅井盖开关状态磁感应器通过四个安装螺钉11安装在所述的井壁12表面上，当一个含有铁、镍等材料的所述的井盖13垂直逐渐接近所述的磁头罩2的前端膜片时，所述的磁钢4与所述的井盖13之间吸力逐渐增大，使所述的装配孔座6. I和所述的磁钢装配杆6. 5之间距离逐渐增大，而使所述的左光纤粘接处6. 3和所述的右光纤粘接处6. 4之间的距离逐渐减小，进而使所述的光纤光栅7受到拉力逐渐减小，进而引起所述的光纤光栅7的中心反射波长向短波方向移动。所述的井盖13在开启和关闭两种状态下，所述的光纤光栅7的中心反射波长会产生一定的波长移动量，这样，通过探测所述的光纤光栅7的中心反射波长的移动量，即可判断井盖的开关状态。
权利要求1.一种光纤光栅闸门开关状态磁感应器，由一个壳体、一个磁头罩、一个磁钢座、一个磁钢、两个铠装光缆、一个弹性结构体、一个光纤光栅和两个装配螺钉构成，其特征在于所述的弹性结构体是由弹性金属材料通过精密机械加工而成的，为菱形结构，分为装配孔座、菱形结构体、左光纤粘接处、右光纤粘接处、磁钢装配杆五部分，所述的菱形结构体的两个钝角对角线两侧分别为所述的装配孔座和所述的磁钢装配杆，而两个锐角对角线的两侧分别为所述的左光纤粘接处和所述的右光纤粘接处；所述的左光纤粘接处和所述的右光纤粘接处分别用于粘接经过预拉伸的所述的光纤光栅的尾纤；所述的装配孔座和所述的壳体装配；所述的磁钢装配杆和所述的磁钢座连接；所述的菱形结构体在钝角对角线方向受到拉力时，所述的装配孔座和所述的磁钢装配杆之间距离增大，而所述的左光纤粘接处和所述的右光纤粘接处之间的距离会减小，进而所述的光纤光栅受到拉应力就会减小，进而引起光纤光栅的中心反射波长向短波方向移动。
2.如权利要求I所述的光纤光栅闸门开关状态磁感应器，其进一步特征在于所述的磁头罩是由无磁金属材料不锈钢、或者硬铝通过机械加工而成的，并且其圆柱面的厚度要小于O. 5mm。
3.如权利要求I所述的光纤光栅闸门开关状态磁感应器，其进一步特征在于所述的弹性结构体的材质可以为不锈钢、或者碳钢、或者青铜的一种。
4.如权利要求I所述的光纤光栅闸门开关状态磁感应器，其进一步特征在于所述的光纤光栅，可以由光纤F-P腔、或者钢弦替代。
5.如权利要求I所述的光纤光栅闸门开关状态磁感应器，其进一步特征在于所述的光纤光栅两端尾纤的环氧树脂胶粘接方式可以用激光焊接方式、或者锡焊焊接方式、或者玻璃粉烧结方式来代替。
专利摘要一种光纤光栅井盖开关状态磁感应器，由壳体、磁头罩、磁钢座、磁钢、铠装光缆、弹性结构体、光纤光栅和装配螺钉组成。其中，弹性结构体为菱形结构，两个钝角对角线两侧分别为装配孔座和磁钢装配杆，而两个锐角对角线的两侧分别为左光纤粘接处和右光纤粘接处，用于粘接经过预拉伸的光纤光栅两端的尾纤。井盖在开启和闭合两种状态下，磁钢所受吸力产生变化，引起光纤光栅反射波长的移动，因此，通过探测光纤光栅的波长移动量，即可判断井盖的开关状态。该种磁感应器具有长期可靠性好、抗电磁干扰、抗腐蚀、耐高低温湿热循环、信号远距离传输、具备波分复用能力可组网等诸多优点，可广泛应用于各种井盖的开关状态监测。
文档编号G01D5/26GK202748040SQ201220267198
公开日2013年2月20日 申请日期2012年6月7日 优先权日2012年6月7日
发明者施招扬, 祝海文, 丁东华 申请人:上海森珀光电科技有限公司