一种水电站用光纤光栅传感器及其制作装置的制作方法

本发明涉及光纤光栅，特别是一种水电站用光纤光栅传感器及其制作装置。

背景技术：

1、随着国民经济的发展和环境保护要求的提升，水电作为可再生的清洁能源愈发获得广泛应用。

2、传统的水电站大坝安全监测仪器主要采用差阻式传感器和振弦式传感器。该类传感器为电信号类传感器，如果信号引线与传感器基体接头处密封不良，受到水压的外部挤压导致绝缘破坏就会导致传感器失效；而且该类传感器存在输出信号弱、信号稳定性差、使用寿命短等缺陷。

3、光纤光栅传感器是一种新型的光测传感器，具有体积小、本质安全、对电绝缘、抗电磁干扰、精度好、可靠性高、环境适应性强、适用于远距离传感检测等优点，还可以在单根光纤上布置多个针对不同参数的测量光栅形成分布式传感网络，实现一线多点、无源多场的实时数据检测。

4、目前，常规的光纤光栅温度传感器与信号光缆的连接采用套管式的金属接头过度，主要靠二者之间的挤压摩擦力固定，若接头处密封不良，水进入传感器基体会影响测量精度，且常规的光纤光栅温度传感器在水下因为外界的振动而发生抖动时，光纤光栅受拉力的影响会产生测温差，同样会影响测量精准度。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决背景技术中提出的问题，设计了一种水电站用光纤光栅传感器及其制作装置。

2、实现上述目的本发明的技术方案为，一种水电站用光纤光栅传感器，包括套管、弹性绳、球套、稳心球、光纤光栅本体、密封管、封装胶液、转轴、卡扣、扭簧，所述套管与弹性绳一端固定连接，所述弹性绳另一端与球套固定连接，所述稳心球位于球套内，所述光纤光栅本体分别贯穿于密封管与稳心球且与封装胶液固定连接，所述封装胶液与密封管固定连接，所述密封管与套管咬合连接，所述套管与转轴可转动连接，所述转轴与卡扣一端固定连接，所述扭簧套装于转轴上且一端与套管固定连接，所述扭簧另一端与转轴固定连接，所述卡扣另一端插装于密封管内。

3、优选的，所述密封管底部设有橡胶垫，所述橡胶垫与密封管底部固定连接。

4、优选的，所述密封管表面通过螺纹与套管咬合连接。

5、一种用于加工所述水电站用光纤光栅传感器的制作装置，包括装置支架、第一步进电机、转盘、装置外壳、第二步进电机、旋拧轴、连接板、第一弹簧、联动轴、第一连接块、支撑板、第二弹簧、夹持装置、第二连接块、横盘、灌胶装置、储存箱、第三步进电机、固定装置，所述装置支架与第一步进电机固定连接，所述第一步进电机输出端与转盘固定连接，所述装置支架与装置外壳固定连接，所述装置外壳与第二步进电机固定连接，所述第二步进电机输出端贯穿于装置外壳且与旋拧轴固定连接，所述旋拧轴与连接板固定连接，所述第一弹簧位于连接板内且一端与连接板固定连接，所述第一弹簧另一端与联动轴固定连接，所述联动轴与连接板可滑动连接，所述转盘与第一连接块可转动连接，所述第一连接块与支撑板固定连接，所述支撑板与第二弹簧一端固定连接，所述第二弹簧另一端与夹持装置固定连接，所述转盘与第二连接块固定连接，所述第二连接块与横盘可转动连接，所述横盘与灌胶装置可转动连接，所述第二连接块与灌胶装置固定连接，所述装置外壳与储存箱固定连接，所述储存箱与灌胶装置通过管道连接，所述装置支架与第三步进电机固定连接，所述第三步进电机输出端与固定装置固定连接。

6、优选的，所述夹持装置包括滑板、蜗轮、蜗杆、防滑帽、弧形块、滑块、圆板，所述滑板与蜗轮可转动连接，所述蜗轮与蜗杆咬合连接，所述蜗杆与滑板可转动连接，所述防滑帽与蜗杆固定连接，所述蜗轮与弧形块固定连接，所述弧形块与滑块可滑动连接，所述圆板与滑板固定连接，所述滑块贯穿于圆板且与圆板可滑动连接。

7、优选的，所述灌胶装置包括传动轴、挡板、叶轮、灌胶外壳、进料口、出料嘴，所述横盘与传动轴固定连接，所述传动轴贯穿于挡板且与叶轮固定连接，所述灌胶外壳与第二连接块固定连接，所述灌胶外壳与挡板固定连接，所述灌胶外壳与进料口固定连接，所述灌胶外壳与出料嘴固定连接，所述进料口与储存箱通过管道连接。

8、优选的，所述支撑板上设有导向杆，所述导向杆与支撑板固定连接，所述导向杆与夹持装置可滑动连接。

9、优选的，所述联动轴末端为带有斜边的十字形，所述第一连接块与横盘上开有与联动轴末端形状一致的槽。

10、优选的，所述装置外壳上设有保护罩，所述保护罩位于第二步进电机外侧且与装置外壳固定连接。

11、优选的，所述固定装置包括连接轴、半月板、固定板、紧固螺栓、紧固螺母，所述连接轴与第三步进电机固定连接，所述连接轴与半月板可转动连接，所述半月板与固定板固定连接，所述紧固螺栓贯穿于固定板且与紧固螺母咬合连接。

12、有益效果：

13、本发明提供了一种水电站用光纤光栅传感器，具备以下有益效果，当水流或其他外界因素导致套管晃动时，位于套管内的光纤光栅本体会跟随球套内的稳心球保持重心一致，套管带来的晃动不会被弹性绳传递给稳心球，从而提高了传感器的稳定性，降低了测温误差；

14、通过密封管上的螺纹将套管与密封管紧密连接起来，同时，光纤光栅温度传感器与信号光缆的连接采用密封管上的螺纹进行连接，提高了二者之间的牢固性，通过光纤光栅本体两端的封装胶液在固定光纤光栅本体两端的同时提高了密封管的密封性，防止水流从光纤光栅本体与密封管之间的缝隙流入，密封性的提高有效的防止水流进入到传感器内部，从而提高了光纤光栅本体的测温精准度；

15、本发明还提供了一种用于加工上述一种水电站用光纤光栅传感器的制作装置，具备以下有益效果，本装置通过其结构设计，利用固定装置将套管进行固定，防止套管在加工时晃动，套管固定完毕后通过支撑板上的夹持装置将密封管固定，套管与密封管都固定完毕后启动第二步进电机，第二步进电机运作带动旋拧轴转动，旋拧轴转动带动连接板转动，连接板转动带动联动轴转动，联动轴转动带动联动轴下方的第一连接块转动，第一连接块转动带动支撑板转动，支撑板转动带动夹持装置转动，从而使夹持装置带动密封管转动，密封管转动时第二弹簧推动密封管与套管通过密封管上的螺纹咬合，进而使密封管与套管紧密连接起来，当密封管完全安装好后，停止第二步进电机并使夹持装置不在将密封管固定，此时第二弹簧带动夹持装置复位，接着启动第一步进电机，第一步进电机带动转盘转动，转盘转动带动第二连接块转动至原来第一连接块的位置，连接板内的第一弹簧能够防止联动轴对第二连接块的移动造成阻碍，同时在第二连接块移动至下方时第一弹簧推动联动轴落入至横盘上的十字凹槽内，第二连接块移动完毕后，启动第二步进电机，第二步进电机带动联动轴转动，联动轴转动带动横盘转动，横盘转动使灌胶装置通过管道将储存箱内的封装胶液吸入至灌胶装置中，并将封装胶液灌输至密封管与光纤光栅本体之间的缝隙处，完成对光纤光栅本体一边的封装，当需要对套管另一边进行加工时，通过第三步进电机带动固定装置转动，固定装置转动带动套管转动，即可对套管得了另一边进行加工。

技术特征：

1.一种水电站用光纤光栅传感器，包括套管(1)、弹性绳(2)、球套(3)、稳心球(4)、光纤光栅本体(5)、密封管(6)、封装胶液(7)、转轴(8)、卡扣(9)、扭簧(10)，其特征在于，所述套管(1)与弹性绳(2)一端固定连接，所述弹性绳(2)另一端与球套(3)固定连接，所述稳心球(4)位于球套(3)内，所述光纤光栅本体(5)分别贯穿于密封管(6)与稳心球(4)且与封装胶液(7)固定连接，所述封装胶液(7)与密封管(6)固定连接，所述密封管(6)与套管(1)咬合连接，所述套管(1)与转轴(8)可转动连接，所述转轴(8)与卡扣(9)一端固定连接，所述扭簧(10)套装于转轴(8)上且一端与套管(1)固定连接，所述扭簧(10)另一端与转轴(8)固定连接，所述卡扣(9)另一端插装于密封管(6)内。

2.根据权利要求1所述的一种水电站用光纤光栅传感器，其特征在于，所述密封管(6)底部设有橡胶垫(11)，所述橡胶垫(11)与密封管(6)底部固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种水电站用光纤光栅传感器，其特征在于，所述密封管(6)表面通过螺纹与套管(1)咬合连接。

4.一种用于加工权利要求1-3任意一项所述水电站用光纤光栅传感器的制作装置，包括装置支架(12)、第一步进电机(13)、转盘(14)、装置外壳(15)、第二步进电机(16)、旋拧轴(17)、连接板(18)、第一弹簧(19)、联动轴(20)、第一连接块(21)、支撑板(22)、第二弹簧(23)、夹持装置(24)、第二连接块(25)、横盘(26)、灌胶装置(27)、储存箱(28)、第三步进电机(29)、固定装置(30)，其特征在于，所述装置支架(12)与第一步进电机(13)固定连接，所述第一步进电机(13)输出端与转盘(14)固定连接，所述装置支架(12)与装置外壳(15)固定连接，所述装置外壳(15)与第二步进电机(16)固定连接，所述第二步进电机(16)输出端贯穿于装置外壳(15)且与旋拧轴(17)固定连接，所述旋拧轴(17)与连接板(18)固定连接，所述第一弹簧(19)位于连接板(18)内且一端与连接板(18)固定连接，所述第一弹簧(19)另一端与联动轴(20)固定连接，所述联动轴(20)与连接板(18)可滑动连接，所述转盘(14)与第一连接块(21)可转动连接，所述第一连接块(21)与支撑板(22)固定连接，所述支撑板(22)与第二弹簧(23)一端固定连接，所述第二弹簧(23)另一端与夹持装置(24)固定连接，所述转盘(14)与第二连接块(25)固定连接，所述第二连接块(25)与横盘(26)可转动连接，所述横盘(26)与灌胶装置(27)可转动连接，所述第二连接块(25)与灌胶装置(27)固定连接，所述装置外壳(15)与储存箱(28)固定连接，所述储存箱(28)与灌胶装置(27)通过管道连接，所述装置支架(12)与第三步进电机(29)固定连接，所述第三步进电机(29)输出端与固定装置(30)固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种水电站用光纤光栅传感器制作装置，其特征在于，所述夹持装置(24)包括滑板(31)、蜗轮(32)、蜗杆(33)、防滑帽(34)、弧形块(35)、滑块(36)、圆板(37)，所述滑板(31)与蜗轮(32)可转动连接，所述蜗轮(32)与蜗杆(33)咬合连接，所述蜗杆(33)与滑板(31)可转动连接，所述防滑帽(34)与蜗杆(33)固定连接，所述蜗轮(32)与弧形块(35)固定连接，所述弧形块(35)与滑块(36)可滑动连接，所述圆板(37)与滑板(31)固定连接，所述滑块(36)贯穿于圆板(37)且与圆板(37)可滑动连接。

6.根据权利要求4所述的一种水电站用光纤光栅传感器制作装置，其特征在于，所述灌胶装置(27)包括传动轴(38)、挡板(39)、叶轮(40)、灌胶外壳(41)、进料口(42)、出料嘴(43)，所述横盘(26)与传动轴(38)固定连接，所述传动轴(38)贯穿于挡板(39)且与叶轮(40)固定连接，所述灌胶外壳(41)与第二连接块(25)固定连接，所述灌胶外壳(41)与挡板(39)固定连接，所述灌胶外壳(41)与进料口(42)固定连接，所述灌胶外壳(41)与出料嘴(43)固定连接，所述进料口(42)与储存箱(28)通过管道连接。

7.根据权利要求4所述的一种水电站用光纤光栅传感器制作装置，其特征在于，所述支撑板(22)上设有导向杆(44)，所述导向杆(44)与支撑板(22)固定连接，所述导向杆(44)与夹持装置(24)可滑动连接。

8.根据权利要求4所述的一种水电站用光纤光栅传感器制作装置，其特征在于，所述联动轴(20)末端为带有斜边的十字形，所述第一连接块(21)与横盘(26)上开有与联动轴(20)末端形状一致的槽。

9.根据权利要求4所述的一种水电站用光纤光栅传感器制作装置，其特征在于，所述装置外壳(15)上设有保护罩(45)，所述保护罩(45)位于第二步进电机(16)外侧且与装置外壳(15)固定连接。

10.根据权利要求4所述的一种水电站用光纤光栅传感器制作装置，其特征在于，所述固定装置(30)包括连接轴(46)、半月板(47)、固定板(48)、紧固螺栓(49)、紧固螺母(50)，所述连接轴(46)与第三步进电机(29)固定连接，所述连接轴(46)与半月板(47)可转动连接，所述半月板(47)与固定板(48)固定连接，所述紧固螺栓(49)贯穿于固定板(48)且与紧固螺母(50)咬合连接。

技术总结
本发明公开了一种水电站用光纤光栅传感器及其制作装置，属于光纤光栅技术领域，包括套管、弹性绳、球套、稳心球、光纤光栅本体、密封管、封装胶液、转轴、卡扣、扭簧。本发明当水流或其他外界因素导致套管晃动时，位于套管内的光纤光栅本体会跟随球套内的稳心球保持重心一致，套管带来的晃动不会被弹性绳传递给稳心球，从而提高了传感器的稳定性，降低了测温误差，同时光纤光栅温度传感器与信号光缆的连接采用密封管上的螺纹进行连接，提高了二者之间的牢固性，通过光纤光栅本体两端的封装胶液在固定光纤光栅本体两端的同时提高了密封管的密封性，防止水流从光纤光栅本体与密封管之间的缝隙流入。

技术研发人员：刘鹤,花振国,王乐宁,刘灏
受保护的技术使用者：国能大渡河瀑布沟发电有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16