一種光纖應變傳感結構體的制作方法
【專利摘要】一種光纖應變傳感結構體，由光纖固定桿-A、彈性梁、光纖光柵和光纖固定桿-B構成，其中，彈性梁由裝配螺紋桿-A、圓環(huán)鏈狀結構體、中心孔、裝配螺紋桿-B四部分組成。光纖固定桿-A和光纖固定桿-B分別與彈性梁機械連接，而光纖光柵兩端的尾纖分別固定在光纖固定桿-A和光纖固定桿-B上，并處于張緊狀態(tài)。這樣，待測應變發(fā)生變化時，即裝配螺紋桿-A和裝配螺紋桿-B之間發(fā)生相對微位移時，使光纖光柵受到拉伸或者壓縮，從而引起光纖光柵的中心反射波長的移動，通過探測光纖光柵的中心反射波長的移動量，即可計算得到待測應變的變化信息。本發(fā)明通過對彈性梁采用一種圓環(huán)鏈狀結構體，使傳感器的剛度可調節(jié)，使其在應變測量領域中的應用更為廣泛。
【專利說明】一種光纖應變傳感結構體
【技術領域】:
[0001]本發(fā)明涉及土木工程領域和光纖傳感【技術領域】，特別涉及一種基于圓環(huán)鏈狀的光纖應變傳感結構體。
【背景技術】:
[0002]由于光纖光柵具有抗電磁干擾、抗腐蝕、抗雷擊、波長直接絕對編碼、不受光功率波動影響、長期可靠性和穩(wěn)定性好、具有波分復用能力以及能在易燃易爆環(huán)境中應用等諸多優(yōu)點，所以光纖光柵應變傳感技術的應用研究受到了科研工作者和工程技術人員的極大關注，并已經(jīng)成功研制出了多種光纖光柵應變傳感器。
[0003]然而，遺憾的是有些光纖光柵應變傳感器的應用場合受到很大的局限，例如:有的可以應用在鋼結構或者混凝土表面進行應變測量，卻不能埋入到混凝土內部進行應變測量；而有的可以在混凝土內部進行應變測量，卻因彈性體剛度較大而不能應用在剛度較小的結構體(例如:浙青)內部進行應變測量。

【發(fā)明內容】
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[0004]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種新穎的、基于圓環(huán)鏈狀彈性梁結構的、剛度可調節(jié)的光纖應變傳感結構體，來解決現(xiàn)有技術中光纖光柵應變傳感器應用場合不夠廣泛的技術問題。
[0005]本發(fā)明所述的這種光纖應變傳感結構體，由一個光纖固定桿-A、一個彈性梁、一個光纖光柵和一個光纖固定桿-B構成。其中，所述的彈性梁是利用現(xiàn)有機械加工技術加工而成的一種圓環(huán)鏈狀彈性結構體，由數(shù)目大于等于I的圓環(huán)狀結構依次連接一起，包括裝配螺紋桿-A、圓環(huán)鏈狀結構體、中心孔、裝配螺紋桿-B四部分組成。所述的光纖固定桿-A和所述的光纖固定桿-B與所述的彈性梁可以通過螺紋進行機械連接，也可以通過電焊接、氬弧焊接、激光焊接等現(xiàn)有技術焊接在一起；所述的光纖光柵兩端的尾纖分別固定在所述的光纖固定桿-A和所述的光纖固定桿-B上，所述的光纖光柵固定時處于張緊狀態(tài)，其預拉伸量可以根據(jù)需要調整。
[0006]本發(fā)明的工作原理是待測應變發(fā)生變化時，即所述的裝配螺紋桿-A和所述的裝配螺紋桿-B之間發(fā)生相對微位移時，使所述的光纖光柵受到拉伸或者壓縮，從而引起所述的光纖光柵的中心反射波長的移動，通過探測所述的光纖光柵中心反射波長的移動量，即可計算得到待測應變的變化信息。
[0007]本發(fā)明所述的這種光纖應變傳感結構體制作的基本操作步驟如下:1)將所述的光纖固定桿-A和所述的光纖固定桿-B分別通過螺紋固定在所述的彈性梁兩端的所述的裝配螺紋桿-A和所述的裝配螺紋桿-B上；2)將所述的光纖光柵一端的尾纖穿過所述的彈性梁的中心孔，并將所述的光纖光柵放置在所述的彈性梁的中間位置；3)將所述的光纖光柵一端的尾纖通過膠粘、激光焊接、玻璃粉封接等現(xiàn)有技術固定在所述的光纖固定桿-A上；4)對所述的光纖光柵進行預拉伸后，將所述的光纖光柵另一端的尾纖利用現(xiàn)有技術固定在所述的光纖固定桿-B上。
[0008]作為對本發(fā)明的改進，所述的彈性梁的材質可以是不銹鋼、或者碳鋼、或者彈性合金、或者銅的一種。
[0009]作為對本發(fā)明的改進，所述的圓環(huán)鏈狀結構體的圓環(huán)數(shù)目可以是I個、或者2個、或者多個(一般小于10個)，通過改變圓環(huán)結構數(shù)目，可以調整所述的彈性梁的剛度。
[0010]作為對本發(fā)明的改進，通過改變所述的圓環(huán)鏈狀結構體的圓環(huán)尺寸參數(shù)(例如:厚度)，可以調整所述的彈性梁的剛度。
[0011]作為對本發(fā)明的改進，所述的圓環(huán)鏈狀結構體的圓環(huán)形狀可以由方框替代。
[0012]作為對本發(fā)明的改進，所述的光纖光柵可以由光纖F-P腔、或者鋼弦替代。
[0013]作為對本發(fā)明的改進，所述的這種光纖光柵應變結構體通過加裝安裝桿或者導向環(huán)，分別可以組裝成表面安裝式光纖光柵應變傳感器或者埋入式光纖光柵應變傳感器。
[0014]本發(fā)明和已有技術相對比，其效果是積極和明顯的。本發(fā)明提供了一種新穎的、基于圓環(huán)鏈狀彈性梁結構的光纖應變傳感結構體，通過調整鏈環(huán)結構中圓環(huán)的數(shù)目、或者尺寸參數(shù)可以對彈性梁的剛度進行調節(jié)，這樣使其在應變測量過程中具有如下優(yōu)勢:
[0015]1.在鋼結構或者混凝土表面安裝方式中，通過將所述的彈性梁的剛度減小，使應變傳感器所要求的測量力相應的減小，進而可以大大降低對傳感器安裝底座的要求，大大簡化了傳感器的安裝方式；
[0016]2.在混凝土直埋安裝方式中，可以通過調整所述的彈性梁的剛度，使之與混凝土剛度匹配，既不會因剛度太小，在混凝土澆筑過程中損壞，也不會因剛度太大，影響混凝土應變測量精度。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0017]圖1為本發(fā)明的一種光纖應變傳感結構體結構意圖
[0018]圖中，1-光纖固定桿-A ；2-彈性梁；3_光纖光柵；4_光纖固定桿-B ；
[0019]圖2為本發(fā)明的一種圓環(huán)鏈狀彈性梁結構示意圖
[0020]圖中，2.1-裝配螺紋桿-A ；2.2-圓環(huán)鏈狀結構體；2.3_中心孔；2.4_裝配螺紋桿_B
[0021]圖3為本發(fā)明的一種方框鏈狀彈性梁結構示意圖；
[0022]圖中，2.5-裝配螺紋桿-A ；2.6_方框鏈狀結構體；2.7_中心孔；2.8_裝配螺紋桿-B。
【具體實施方式】:
[0023]下面結合圖1和圖2對本發(fā)明具體實施作詳細說明:
[0024]本發(fā)明所述的這種光纖應變傳感結構體，由一個光纖固定桿-Al、一個彈性梁2、一個光纖光柵3和一個光纖固定桿-B4構成。其中，所述的彈性梁2是利用現(xiàn)有機械加工技術加工而成的一種圓環(huán)鏈狀彈性結構體，由數(shù)目大于等于I的圓環(huán)狀結構依次連接一起，包括裝配螺紋桿-A2.1、圓環(huán)鏈狀結構體2.2、中心孔2.3、裝配螺紋桿-B2.4四部分組成；所述的光纖固定桿-Al和所述的光纖固定桿-B4分別通過螺紋與所述的彈性梁2進行機械連接；所述的光纖光柵3兩端的尾纖分別固定在所述的光纖固定桿-Al和所述的光纖固定桿-B4上，所述的光纖光柵3固定時處于張緊狀態(tài)，其預拉伸量可以根據(jù)需要調整。
[0025]具體地，本實施例的制作過程是:
[0026]I)將所述的光纖固定桿-Al和所述的光纖固定桿-B4分別通過螺紋固定在所述的彈性梁2兩端的所述的裝配螺紋桿-A2.1和所述的裝配螺紋桿-B2.4上；
[0027]2)將所述的光纖光柵3 —端的尾纖穿過所述的彈性梁2的所述中心孔2.3，并將所述的光纖光柵3放置在所述的彈性梁2的中間位置；
[0028]3)將所述的光纖光柵3 —端的尾纖通過現(xiàn)有技術固定在所述的光纖固定桿-Al上；
[0029]4)對所述的光纖光柵3進行預拉伸后，將所述的光纖光柵3另一端的尾纖利用現(xiàn)有技術固定在所述的光纖固定桿-B4上，其預拉伸量可以根據(jù)需要調整。
[0030]本發(fā)明的實施例的工作過程是:
[0031]當將本發(fā)明所述的光纖應變傳感結構體的兩個所述的裝配螺紋桿-A2.1和裝配螺紋桿-B2.4通過現(xiàn)有技術固定在待測物體上時，待測物體的形變帶動兩個所述的裝配螺紋桿-A2.1和所述的裝配螺紋桿-B2.4產(chǎn)生相對位移，使所述的光纖光柵3受到拉伸或者壓縮，從而引起所述的光纖光柵3的中心反射波長的移動，通過探測所述的光纖光柵3的中心反射波長的移動量，即可計算得到待測物體應變的變化信息。
[0032]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例之一，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種光纖應變傳感結構體，由一個光纖固定桿-A、一個彈性梁、一個光纖光柵和一個光纖固定桿-B構成，其特征在于: 所述的彈性梁是利用現(xiàn)有機械加工技術加工而成的一種圓環(huán)鏈狀彈性結構體，由數(shù)目大于等于I的圓環(huán)狀結構依次連接一起，包括裝配螺紋桿-A、圓環(huán)鏈狀結構體、中心孔、裝配螺紋桿-B四部分組成； 所述的光纖固定桿-A和所述的光纖固定桿-B與所述的彈性梁通過螺紋進行機械連接在一起，或者通過現(xiàn)有焊接技術焊接固定在一起； 所述的光纖光柵兩端的尾纖分別固定在所述的光纖固定桿-A和所述的光纖固定桿-B上，所述的光纖光柵固定時處于張緊狀態(tài)，其預拉伸量可以根據(jù)需要調整； 這樣，待測應變發(fā)生變化時，即所述的裝配螺紋桿-A和所述的裝配螺紋桿-B之間發(fā)生相對微位移時，使所述的光纖光柵受到拉伸或者壓縮，從而引起所述的光纖光柵的中心反射波長的移動，通過探測所述的光纖光柵的中心反射波長的移動量，即可計算得到待測應變的變化信息。
2.如權利要求1所述的光纖應變傳感結構體，其進一步特征在于:所述的彈性梁的材質可以是不銹鋼、或者碳鋼、或者彈性合金、或者銅的一種。
3.如權利要求1所述的光纖應變傳感結構體，其進一步特征在于:所述的圓環(huán)鏈狀結構體的圓環(huán)數(shù)目可以是I個、或者2個、或者多個(一般小于10個)，通過改變圓環(huán)結構數(shù)目，可以調整所述的彈性梁的剛度。
4.如權利要求1所述的光纖應變傳感結構體，其進一步特征在于:通過改變所述的圓環(huán)鏈狀結構體的圓環(huán)的尺寸參數(shù)，可以調整所述的彈性梁的剛度。
5.如權利要求1所述的光纖應變傳感結構體，其進一步特征在于:所述的圓環(huán)鏈狀結構體的圓環(huán)形狀可以由方框替代。
6.如權利要求1所述的光纖應變傳感結構體，其進一步特征在于:所述的光纖光柵，可以由光纖F-P腔替代。
【文檔編號】G01B11/16GK104034274SQ201310067117
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2013年3月4日 優(yōu)先權日:2013年3月4日
【發(fā)明者】趙恩國 申請人:趙恩國