一种长距离不规则表面环境变量感知装置及其装配方法与流程

本申请一般涉及环境监测，尤其涉及一种长距离不规则表面环境变量感知装置及其装配方法。

背景技术：

1、光纤光栅是一种对周围温度、应力等环境变量感知比较敏感的无源器件，广泛的被用在长距离不规则表面环境变量感知装置中，用于测量被测物表面产生的温度、应力等环境变量的细微变化。在测量时，需将光纤光栅的部分固定于被测物表面，由于光纤光栅的部分柔性较大，为防止其被风力等其他因素扰动，现有的长距离不规则表面环境变量感知装置中一般会为光纤光栅的部分配置加强筋，这样虽然便于将其固定，但针对被测物表面跨度较大(也即需要较长距离的光纤光栅的部分及相应的加强筋)时，则需要面对以下问题：1.由于体积较大，配置好加强筋的光纤光栅不便于被运输至被测物所在位置；2.为了保证对较大跨度光纤光栅的有力支撑，加强筋需要具有较大强度，如此一来又不便于根据被测物表面弯曲变化来对加强筋(光纤光栅)做适应性调整。综上所述，如何改进长距离不规则表面环境变量感知装置，可以使其中的光纤光栅的部分既便于运输，又便于根据被测物表面弯曲变化做出适应性调节已成为本领域亟待解决的问题。

技术实现思路

1、鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种既便于运输，又便于根据被测物表面弯曲变化做出适应性调节的长距离不规则表面环境变量感知装置及其装配方法。

2、具体技术方案如下：

3、第一方面

4、本申请提供一种长距离不规则表面环境变量感知装置，包括：

5、光纤光栅，具有尾纤且总长度可以跨跃待测表面距离；

6、支撑机构，所述支撑机构设于被测物表面待测区域上大于设定角度的拐点处，用于将所述光纤光栅架设于所述被测物表面待侧区域，并随所述被测物表面待侧区域起伏变化；

7、定位器，所述定位器有两个，分别用于将所述光纤光栅的两端固定于被测物表面待测区域的两端，所述定位器中至少有一个定位器上设有预应力自适应机构，所述预应力自适应机构用于将所述带有长尾纤的光纤光栅上的应力调节在设定应力范围内，使所述光纤光栅一直处于张紧状态。

8、作为本申请的进一步限定，所述预应力自适应机构包括：

9、滑块，所述滑块用于固定所述光纤光栅的一端尾纤，且所述滑块与所述定位器底座滑动连接；

10、弹性件，所述弹性件连接于所述定位器底座与所述滑块之间，用于通过沿第一方向拉动所述滑块，向所述光纤光栅及其尾纤施加拉力，所述第一方向为所述滑块向所述定位器底座靠近的方向。

11、作为本申请的进一步限定，所述预应力自适应机构还包括：

12、距离调节件，所述距离调节件的一端连接于所述弹性件，另一端连接于所述定位器底座，用于根据该装置使用环境的温度范围，调节所述弹性件与所述定位器底座之间的距离。

13、作为本申请的进一步限定，所述支撑机构包括：

14、连接件，所述连接件的一端用于与被测件表面固定；

15、轨道轮，所述轨道轮可转动的连接于所述连接件的另一端；

16、当所述支撑机构安装位置处的被测件表面为凸起时，所述光纤光栅由所述轨道轮轴线上方穿过；

17、当所述支撑机构安装位置处的被测件表面为凹陷时，所述光纤光栅由所述轨道轮轴线下方穿过。

18、作为本申请的进一步限定，还包括：

19、保护壳，所述保护壳具有若干个，且分别设于相邻的所述支撑机构之间的各节光纤光栅上。

20、第二方面

21、本申请提供一种将如上所述的长距离不规则表面环境变量感知装置装配至被测物表面的装配方法，包括如下步骤：

22、确定被测物表面待侧区域，将所述定位器固定于所述待侧区域两端；

23、获取所述待测区域上的支撑点，并在所述支撑点上安装所述支撑机构；

24、将光纤光栅的一端与任一所述定位器连接，另一端穿过各所述支撑机构并与另一所述定位器连接；

25、调节所述定位器上的预应力自适应机构，使得所述光纤光栅上受到的拉力处于设定拉力范围内。

26、作为本申请的进一步限定，所述获取所述待测区域上的支撑点，具体包括如下步骤：

27、获取所述待测区域上凹凸起伏拐点处的角度；

28、判断所述角度是否大于所述设定角度；

29、当大于时，将该位置确定为所述支撑点。

30、作为本申请的进一步限定，还包括如下步骤：

31、在相邻的所述支撑机构之间的各节光纤光栅上安装所述保护壳。

32、作为本申请的进一步限定，将光纤光栅的另一端穿过各所述支撑机构前，还包括如下步骤：

33、将润滑剂涂抹于所述轨道轮的轨道槽中。

34、作为本申请的进一步限定，还包括如下步骤：

35、获取所述长距离不规则表面环境变量感知装置的工作环境的温度变化范围，调节所述距离调节件，以使所述光栅光纤的长度在随温度变化的过程中，其所受到的拉力保持在所述设定拉力范围。

36、本申请有益效果在于：

37、针对加强筋不便于运输，和大跨度加强筋不便于根据被测物表面弯曲变化做适应性调整的问题，本申请提供的长距离不规则表面环境变量感知装置具体包括：被安装于被测物表面上并分别与光纤光栅两端连接的定位器，其中至少有一个定位器上设有用于将所述光纤光栅上受到的应力调节在设定应力范围内的所述预应力自适应机构，其可将光纤光栅拉紧，这样光纤光栅就不会受到风力扰动的影响了。另外，在被测物表面待测区域上还设置有用于将所述光纤光栅架设于所述被测物表面的支撑机构，这样当被测物表面呈较大角度起伏时，所述支撑机构可以使得光纤光栅大致随上述起伏变化而变化，这样可以克服所述光纤光栅因自身柔性特质造成的易受风力扰动影响而产生对环境变量测量不准的问题。相对于现有技术中对光纤光栅配置加强筋的方案，本方案既能够使长距离不规则表面环境变量感知装置整体易于运输，又能够在安装时适应于被测物表面的弯曲变化。

技术特征：

1.一种长距离不规则表面环境变量感知装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的长距离不规则表面环境变量感知装置，其特征在于，所述预应力自适应机构(40)包括：

3.根据权利要求2所述的长距离不规则表面环境变量感知装置，其特征在于，所述预应力自适应机构(40)还包括：

4.根据权利要求3所述的长距离不规则表面环境变量感知装置，其特征在于，所述支撑机构(2)包括：

5.根据权利要求4中所述的长距离不规则表面环境变量感知装置，其特征在于，还包括：

6.一种将权利要求5中所述的长距离不规则表面环境变量感知装置装配至被测物表面的装配方法，其特征在于，包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的装配方法，其特征在于，获取所述被测物表面待测区域(3)上大于设定角度的所述拐点，具体包括如下步骤：

8.根据权利要求6或7所述的装配方法，其特征在于，还包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的装配方法，其特征在于，将光纤光栅(1)的另一端穿过各所述支撑机构(2)前，还包括如下步骤：

10.根据权利要求9所述的装配方法，其特征在于，还包括如下步骤：

技术总结
本申请公开了一种长距离不规则表面环境变量感知装置，包括：光纤光栅；支撑机构，所述支撑机构设于被测物表面待测区域上拐点处，用于将光纤光栅架设于所述被测物表面待侧区域，并随被测物表面待侧区域起伏变化；定位器，定位器有两个，分别用于将光纤光栅的两端固定于被测物表面待测区域的两端，定位器中至少有一个定位器上设有预应力自适应机构，预应力自适应机构用于将光纤光栅上的应力调节在设定应力范围内，使带有尾纤的光纤光栅一直处于张紧状态，可以在大范围温度下响应不规则表面的形变而不会因为热胀冷缩超过其限度产生断裂。该长距离不规则表面环境变量感知装置既便于运输，又便于根据被测物表面弯曲变化做出适应性调节。

技术研发人员：丁志国,刘增良,高峰,刘博越,丁志通,盛智勇,龚占龙,张君,张运涛
受保护的技术使用者：唐山市神州科贸有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10