專(zhuān)利名稱(chēng)：光纖光柵或光纖應(yīng)變傳感頭及其應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及傳感技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種光纖光柵或光纖應(yīng)變傳感頭，以及一種包含該光纖光柵或光纖應(yīng)變傳感頭的應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的應(yīng)變儀主要是基于壓電或電阻式，振動(dòng)等原理，容易受電磁干擾，而且存在比較嚴(yán)重的零漂，不易實(shí)現(xiàn)分布式測(cè)量。近年來(lái)，光纖式傳感器或者說(shuō)光纖應(yīng)變傳感器得到了較大的發(fā)展。光纖式傳感器具有以下優(yōu)點(diǎn)1.免受電磁干擾；2.結(jié)構(gòu)小，易埋入被測(cè)物體內(nèi)；3.穩(wěn)定性好。因此在結(jié)構(gòu)工程的應(yīng)用上，光纖式傳感器取代傳統(tǒng)的電阻應(yīng)變式傳感器是技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。但是，現(xiàn)有技術(shù)中的光纖式傳感器或者說(shuō)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)，由于其光纖應(yīng)變傳感頭的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的限制，例如貼片式光纖應(yīng)變傳感頭等，在某些復(fù)雜場(chǎng)合的實(shí)際使用中存在著安裝不便的技術(shù)缺陷?，F(xiàn)有技術(shù)中的光纖應(yīng)變傳感頭一般包括上、下橫擋，中間是反映受力變形的支架，支架的敏感部位粘貼有光纖。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，提供一種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理，便于安裝，能夠適用于多種復(fù)雜結(jié)構(gòu)工程應(yīng)變監(jiān)測(cè)的光纖光柵或光纖應(yīng)變傳感頭。本實(shí)用新型還提供一種包含該光纖光柵或光纖應(yīng)變傳感頭的應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下光纖光柵或光纖應(yīng)變傳感頭，包括支架，以及光纖或光纖光柵，其特征在于所述支架為帶有橫折部和豎折部的折彎形結(jié)構(gòu)，所述光纖光柵或光纖粘貼在所述豎折部的外表面上或內(nèi)表面上。
所述支架的端部設(shè)置有橫擋。
所述橫擋上設(shè)置有安裝螺孔。
所述折彎形結(jié)構(gòu)呈凸形，即具有一個(gè)上橫折部和一個(gè)下橫折部，以及一個(gè)順連該兩個(gè)橫折部的豎折部。
所述上橫折部和下橫折部均基本平行于所述橫擋，所述豎折部基本垂直于所述橫折部。
所述支架上附設(shè)有殼體。
一種應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)，包括傳感頭，其特征在于所述傳感頭為上述光纖光柵或光纖應(yīng)變傳感頭。
本實(shí)用新型的技術(shù)效果如下由于本實(shí)用新型光纖光柵或光纖應(yīng)變傳感頭，通過(guò)將光纖或光纖光柵粘貼在該支架的豎折部外表面上或豎折部?jī)?nèi)表面上，有利于真實(shí)反映工程結(jié)構(gòu)或被測(cè)物體的受力狀況或相應(yīng)的應(yīng)變位移量，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)測(cè)量或精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)。
由于折彎形結(jié)構(gòu)呈凸形，即具有一個(gè)上橫折部和一個(gè)下橫折部，以及一個(gè)順連該兩個(gè)橫折部的豎折部，這樣，將光纖或光纖光柵粘貼在該豎折部的內(nèi)表面或外表面，簡(jiǎn)單方便，而且該凸形形狀便于應(yīng)變模型的設(shè)計(jì)。
由于上橫折部和下橫折部均基本平行于橫擋，豎折部基本垂直于橫折部，這樣有利于設(shè)計(jì)和批量生產(chǎn)，從而保證質(zhì)量穩(wěn)定可靠。
由于橫擋上設(shè)置有安裝螺孔，這樣既可以將兩端橫擋焊接在鋼結(jié)構(gòu)的表面，也可以通過(guò)橫端上的安裝孔用螺絲安裝在鋼結(jié)構(gòu)或混凝土表面。
由于本實(shí)用新型一種應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)，采用了上述光纖光柵或光纖應(yīng)變傳感頭，這就使得該應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)也同樣能獲得相應(yīng)的上述有益的技術(shù)效果。


圖1為本實(shí)用新型光纖光柵或光纖應(yīng)變傳感頭的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為光纖光柵或光纖應(yīng)變傳感頭第二種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為光纖光柵或光纖應(yīng)變傳感頭第三種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為光纖光柵或光纖應(yīng)變傳感頭第四種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為光纖光柵或光纖應(yīng)變傳感頭第五種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中標(biāo)記列示如下1-支架；2-光纖；3-上橫擋；4-下橫擋；5-安裝螺孔；6-折彎形結(jié)構(gòu)；7-上橫折部；8-下橫折部；9-豎折部；10-殼體；11-豎折部外表面；12-豎折部?jī)?nèi)表面；13-光纖或光纖光柵。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思在于提供一種利用光纖或光纖光柵進(jìn)行應(yīng)變傳感的傳感頭，該傳感頭基本上具有特點(diǎn)如下1.有一個(gè)凸型支架，支架的一面粘貼光纖或光纖光柵。2.支架的兩端可以安裝或焊接在被測(cè)物體上以監(jiān)測(cè)應(yīng)力、位移等變化。3.一外殼，用以保護(hù)、并導(dǎo)引兩端的滑桿。
一般說(shuō)來(lái)，這種傳感頭的工作方式如下光纖或光纖光柵粘于凸型支架的中央凸起的位置，兩端固定在被測(cè)物體上，傳感頭的兩端的橫擋的目的在于當(dāng)傳感頭埋入混凝土或其它形式的建筑物中的時(shí)候，當(dāng)物體由于某種原因有一定變形后，拉動(dòng)橫擋，從而使傳感頭引起變體，也可以將兩端橫擋焊接在鋼結(jié)構(gòu)的表面，或通過(guò)橫端上的安裝孔用螺絲安裝在鋼結(jié)構(gòu)或混凝土表面。光纖或光纖光柵被拉到后，其反射的波長(zhǎng)也隨著作相應(yīng)的變化，通過(guò)監(jiān)測(cè)反射波長(zhǎng)的變化可以推知被測(cè)物體的相應(yīng)的應(yīng)變量或位移量。
如圖1所示，本實(shí)用新型光纖應(yīng)變傳感頭，包括上橫擋3、下橫擋4和介于該兩個(gè)橫擋之間的支架1，以及光纖13，支架1為折彎形結(jié)構(gòu)6，光纖13粘貼在該折彎形結(jié)構(gòu)6的豎折部?jī)?nèi)表面12上，顯然也可以粘貼在豎折部外表面11上。由于本實(shí)用新型光纖應(yīng)變傳感頭，因折彎形構(gòu)造排除了其受力失穩(wěn)的狀況出現(xiàn)，通過(guò)將光纖光柵或光纖粘貼在該折彎形結(jié)構(gòu)的豎折部外表面上或豎折部?jī)?nèi)表面上，有利于真實(shí)反映工程結(jié)構(gòu)或被測(cè)物體的受力狀況或相應(yīng)的應(yīng)變位移量，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)測(cè)量或精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)。另外，在支架1的外圍設(shè)置有殼體10，該殼體10起保護(hù)作用。
如圖2所示，圖2示出了光纖13與應(yīng)變計(jì)傳感頭主體的關(guān)系，光纖光柵或光纖可以粘貼在豎折部?jī)?nèi)表面12，也可以粘貼在豎折部外表面11。光纖光柵或光纖通過(guò)粘合劑粘在傳感頭的表面。當(dāng)傳感頭的兩端受到拉力變形時(shí)，會(huì)引起所粘貼的光纖或光纖光柵變形，探測(cè)光纖或光纖光柵的波長(zhǎng)的變化，就可以知道變形量的大小。
如圖3所示，圖3示出了傳感頭主體的形狀構(gòu)造，包括上橫擋3、下橫擋4和介于該兩個(gè)橫擋之間的支架1，支架1為折彎形結(jié)構(gòu)6，呈凸形，即具有一個(gè)上橫折部7和一個(gè)下橫折部8，以及一個(gè)順連該兩個(gè)橫折部的豎折部9，這樣，將光纖光柵或光纖粘貼在該豎折部9的表面，簡(jiǎn)單方便，而且該凸形形狀便于應(yīng)變模型的設(shè)計(jì)。上橫折部和下橫折部均基本平行于橫擋，豎折部基本垂直于橫折部，這樣有利于設(shè)計(jì)和批量生產(chǎn)，從而保證質(zhì)量穩(wěn)定可靠。
如圖4所示，傳感頭兩端橫擋的目的在于當(dāng)傳感頭埋入混凝土或其它形式的建筑物中的時(shí)候，當(dāng)物體由于某種原因有一定變形后，拉動(dòng)橫擋，從而使傳感頭引起變體，也可以將兩端橫擋焊接在鋼結(jié)構(gòu)的表面，或通過(guò)橫擋上的安裝孔用螺絲安裝在鋼結(jié)構(gòu)或混凝土表面。圖4示出了傳感頭的一個(gè)變種，只具有一個(gè)橫折部和一個(gè)豎折部。
圖5示出了傳感頭的一個(gè)變種，在兩端桿處設(shè)計(jì)一個(gè)細(xì)腰，成為一個(gè)變形區(qū)域。調(diào)節(jié)H、L、m、a的尺寸，可以改變感應(yīng)光柵同被測(cè)物體變形的比例。當(dāng)然，對(duì)于其他圖示的光纖光柵或光纖應(yīng)變傳感頭，調(diào)節(jié)H、L、m、a的尺寸，也同樣可以改變感應(yīng)光柵同被測(cè)物體變形的比例，有利于精確測(cè)量。
對(duì)于本實(shí)用新型一種應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)而言，采用了上述光纖光柵或光纖應(yīng)變傳感頭，這就使得該應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)也同樣能獲得相應(yīng)的上述有益的技術(shù)效果。從具體實(shí)施方式
來(lái)說(shuō)，其他方面并沒(méi)有發(fā)生技術(shù)上的變化。
以上所述，僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，依據(jù)本實(shí)用新型同樣的發(fā)明創(chuàng)造原理，還可以做出許多變型和改進(jìn)，但是這些均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.光纖光柵或光纖應(yīng)變傳感頭，包括支架，以及光纖或光纖光柵，其特征在于所述支架為帶有橫折部和豎折部的折彎形結(jié)構(gòu)，所述光纖光柵或光纖粘貼在所述豎折部的外表面上或內(nèi)表面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖光柵或光纖應(yīng)變傳感頭，其特征在于所述支架的端部設(shè)置有橫擋。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖光柵或光纖應(yīng)變傳感頭，其特征在于所述橫擋上設(shè)置有安裝螺孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光纖光柵或光纖應(yīng)變傳感頭，其特征在于所述折彎形結(jié)構(gòu)呈凸形，即具有一個(gè)上橫折部和一個(gè)下橫折部，以及一個(gè)順連該兩個(gè)橫折部的豎折部。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光纖光柵或光纖應(yīng)變傳感頭，其特征在于所述上橫折部和下橫折部均基本平行于所述橫擋，所述豎折部基本垂直于所述橫折部。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光纖光柵或光纖應(yīng)變傳感頭，其特征在于所述支架上附設(shè)有殼體。
7.一種應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)，包括傳感頭，其特征在于所述傳感頭為權(quán)利要求1-6之一所述的光纖光柵或光纖應(yīng)變傳感頭。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供一種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理，便于安裝，能夠適用于多種復(fù)雜結(jié)構(gòu)工程應(yīng)變監(jiān)測(cè)的光纖光柵或光纖應(yīng)變傳感頭，包括支架，以及光纖或光纖光柵，其特征在于所述支架為帶有橫折部和豎折部的折彎形結(jié)構(gòu)，所述光纖光柵或光纖粘貼在所述豎折部的外表面上或內(nèi)表面上。本實(shí)用新型還提供一種包含上述光纖應(yīng)變傳感頭的應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G01M11/08GK2720406SQ20042000925
公開(kāi)日2005年8月24日 申請(qǐng)日期2004年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月16日
發(fā)明者劉海濤, 張思宇, 徐志宏 申請(qǐng)人:北京嘉潤(rùn)森盛光纖傳感科技有限公司