本發(fā)明涉及各類同軸電纜應變傳感器，尤其是一種可調(diào)反射率的分布式同軸電纜應變傳感器及其制作方法。

背景技術：

目前，傳感器在人們的生活中發(fā)揮著越來越重要的作用，比如用在汽車上的加速度傳感器及手機等電子產(chǎn)品上的MEMS傳感器；同樣，用來監(jiān)測物體形變的應力/應變傳感器也得到了廣泛的應用，對地質(zhì)災害進行監(jiān)測以及預警。但其技術及產(chǎn)品基本上都是局部監(jiān)測， 也就是說準分布式監(jiān)測，如電阻應變計、振弦傳感元件、光纖傳感器等，這些準分布式傳感器其監(jiān)測范圍過小、本身質(zhì)地容易受到損壞，所以在被測物體被損壞前就已經(jīng)喪失了監(jiān)測能力，不能滿足極端環(huán)境和災害作用下結(jié)構損傷的全程監(jiān)測，也不能對整個被測物體全方位監(jiān)測；因此，對于重大工程結(jié)構的安全進行監(jiān)測亟需大量程、大標距、分布式監(jiān)測模式的傳感器。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術問題是提供一種可調(diào)反射率的分布式同軸電纜應變傳感器，所制成的同軸電纜傳感器抗干擾能力強、屏蔽性能好、傳輸數(shù)據(jù)穩(wěn)定、靈敏度高、分辨力強、適用性好、穩(wěn)定性好；填補了利用同軸電纜實現(xiàn)法布里-珀羅腔傳感器技術上的空白，其分布式監(jiān)測模式也克服了目前大多數(shù)應變傳感器監(jiān)測過程中的一些不足，大量程、大標距及標距可變也是其亮點之處。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的一個技術方案是：提供了一種可調(diào)反射率的分布式同軸電纜應變傳感器，包括殼體、金屬管體、金屬半圓形壓片、同軸電纜、防水端子以及固定螺絲，所述的金屬管體上還設置有螺紋孔，所述的固定螺絲旋入金屬管體的螺紋孔內(nèi)將金屬管體橫向安裝在殼體內(nèi)部的中間位置，所述的同軸電纜穿過金屬管體并分別通過防水端子凸出在殼體的左右兩端，所述的金屬半圓形壓片鑲嵌在金屬管體與同軸電纜縫隙處。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述的同軸電纜采用半柔性50Ω同軸電纜。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述的殼體的左右兩端分別設置有U型槽口，所述的防水端子安裝在U型槽口內(nèi)并凸出于殼體的外部。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述的分布式同軸電纜應變傳感器還包括反射點，所述的反射點放置在設有U型槽口的殼體內(nèi)。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述的金屬管體為中空的圓柱體結(jié)構，所述的金屬管體的內(nèi)徑為5mm，外徑為8mm銅管，長度為15mm。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述的金屬管體的內(nèi)徑比同軸電纜的外徑大1.5mm。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述的金屬管體和金屬半圓形壓片的材料均采用黃銅材質(zhì)或鋁材質(zhì)。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述的分布式同軸電纜應變傳感器還包括外部防水端子固定螺母和防水端子內(nèi)部固定螺母，所述的同軸電纜和防水端子均通過外部固定螺母和內(nèi)部固定螺母固定安裝在殼體的左右兩端。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述的殼體通過環(huán)氧樹脂或聚氨酯進行灌封固定。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的另一個技術方案是：提供了一種可調(diào)反射率的分布式同軸電纜應變傳感器的制作方法，包括以下具體步驟：

a、依據(jù)要求，截取內(nèi)徑為5mm，外徑為8mm，長度為15mm的金屬管體；

b、裁剪長、寬、厚各為15mm、10mm、1.5mm的銅片，制作成金屬半圓形壓片；

c、根據(jù)制作要求，裁剪同軸電纜一根；

d、將兩個防水端子及金屬管體為一組，順次穿到同軸電纜上；

e、將制作好的金屬半圓形壓片鑲嵌在金屬管體與同軸電纜縫隙處，并將金屬管體根據(jù)標距的要求放置；

f、將適量螺紋膠點在固定螺絲上，然后將其旋入金屬管體的螺紋孔內(nèi)進行預固定；

g、預固定完成后，將制作好的傳感器末端SMA接頭連接50Ω負載；始端SMA接頭連接在矢量網(wǎng)絡分析儀上，并按照測試要求設置矢量網(wǎng)絡分析儀的參數(shù)；

h、通過擰螺絲工具順時針/逆時針旋轉(zhuǎn)，逐個調(diào)節(jié)傳感器反射點的反射率大小，使之符合參數(shù)要求；

i、將調(diào)整完成的反射點，放置在固定殼體的U型槽口內(nèi)，并旋緊防水端子外部固定螺母和防水端子內(nèi)部固定螺母；

g、完成上述工作后，放平殼體，在殼體上灌封環(huán)氧樹脂或聚氨酯。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的可調(diào)反射率的分布式同軸電纜應變傳感器及其制作方法，所制成的同軸電纜傳感器抗干擾能力強、屏蔽性能好、傳輸數(shù)據(jù)穩(wěn)定、靈敏度高、分辨力強、適用性好、穩(wěn)定性好；填補了利用同軸電纜實現(xiàn)法布里-珀羅腔傳感器技術上的空白，其分布式監(jiān)測模式也克服了目前大多數(shù)應變傳感器監(jiān)測過程中的一些不足，大量程、大標距及標距可變也是其亮點之處，同時反射點的反射率可調(diào)，也為生產(chǎn)效率以及傳感器的穩(wěn)定性提供了有力的保證。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖，其中：

圖1 是本發(fā)明可調(diào)反射率的分布式同軸電纜應變傳感器的一較佳實施例的結(jié)構示意圖；

圖2是本發(fā)明可調(diào)反射率的分布式同軸電纜應變傳感器的制作方法的一較佳實施例的流程圖；

附圖標記如下：1、殼體，2、金屬管體，3、金屬半圓形壓片，4、同軸電纜，5、防水端子，6、固定螺絲，7、防水端子外部固定螺母，8、防水端子內(nèi)部固定螺母。

具體實施方式

下面將對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

如圖1所示，本發(fā)明實施例包括：

一種可調(diào)反射率的分布式同軸電纜應變傳感器，包括殼體1、金屬管體2、金屬半圓形壓片3、同軸電纜4、防水端子5以及固定螺絲6，所述的金屬管體2的上部還設置有螺紋孔（圖未視），所述的固定螺絲6旋入金屬管體2的螺紋孔內(nèi)將金屬管體2橫向安裝在殼體1內(nèi)部的中間位置，所述的同軸電纜4穿過金屬管體2并分別通過防水端子5凸出在殼體1的左右兩端，所述的金屬半圓形壓片3鑲嵌在金屬管體2與同軸電纜4縫隙處。其中，所述的殼體1通過環(huán)氧樹脂或聚氨酯進行灌封固定。

本發(fā)明中同軸電纜4采用半柔性50Ω同軸電纜，與普通的同軸電纜結(jié)構一樣，同樣包括內(nèi)導體、介質(zhì)層、外導體屏蔽層和絕緣塑料保護套管（PTFE）。內(nèi)導體為銅芯或鍍銀鋼芯線。介質(zhì)層也被稱之為絕緣層，介于內(nèi)導體與外導體屏蔽層之間，介質(zhì)層除了絕緣作用外，還可以保證內(nèi)導體與外導體屏蔽層中心線同軸。外導體屏蔽層為銅絲編制的網(wǎng)狀屏蔽，采用鍍錫工藝加工制作屏蔽層，外部為絕緣塑料保護套管，材質(zhì)為用PVC或PTFE。

上述中，所述的殼體1的左右兩端分別設置有U型槽口（圖未視），所述的防水端子5安裝在U型槽口內(nèi)并凸出于殼體1的外部；所述的分布式同軸電纜應變傳感器還包括反射點（圖未視），所述的反射點放置在U型槽口內(nèi)。

所述的金屬管體2為中空的圓柱體結(jié)構，所述的金屬管體2的內(nèi)徑為5mm，外徑為8mm銅管，長度為15mm。其中，所述的金屬管體2的內(nèi)徑比同軸電纜4的外徑大1.5mm，以便于金屬壓片在反射點器件制作過程中操作的可行性。

進一步，所述的螺紋孔采用M5螺絲孔，用來安裝固定螺絲。固定螺絲采用鋼質(zhì)或其他高強度金屬材質(zhì)，其中，所述的金屬管體2和金屬半圓形壓片3均采用黃銅材質(zhì)，以保證制作過程中機械的穩(wěn)定性，安裝固定螺絲時，需加中等強度螺紋膠。

再進一步的，所述的分布式同軸電纜應變傳感器還包括防水端子外部固定螺母7和防水端子內(nèi)部固定螺母8，所述的同軸電纜4和防水端子5均通過外部防水端子固定螺母7和防水端子內(nèi)部固定螺母8固定安裝在殼體1的左右兩端。

殼體1采用環(huán)氧樹脂或聚氨酯灌封的方式，將防水端子5預裝在反射點的兩邊，用來灌封的殼體1兩邊開有U型槽口，以便于防水端子5安插進去。反射率大小調(diào)整完成后的反射點及防水端子5置入殼體1內(nèi)，旋緊防水端子5的螺絲后灌封。

如圖2所示，本發(fā)明實施例還包括：

一種可調(diào)反射率的分布式同軸電纜應變傳感器的制作方法，包括以下具體步驟：

a、依據(jù)要求，截取內(nèi)徑為5mm，外徑為8mm，長度為15mm的金屬管體；

b、裁剪長、寬、厚各為15mm、10mm、1.5mm的銅片，制作成金屬半圓形壓片；

c、根據(jù)制作要求，裁剪同軸電纜一根；

d、將兩個防水端子及金屬管體為一組，順次穿到同軸電纜上；

e、將制作好的金屬半圓形壓片鑲嵌在金屬管體與同軸電纜縫隙處，并將金屬管體根據(jù)標距的要求放置；

f、將適量螺紋膠點在固定螺絲上，然后將其旋入金屬管體的螺紋孔內(nèi)進行預固定；

g、預固定完成后，將制作好的傳感器末端SMA接頭連接50Ω負載；始端SMA接頭連接在矢量網(wǎng)絡分析儀上，并按照測試要求設置矢量網(wǎng)絡分析儀的參數(shù)；

h、通過擰螺絲工具順時針/逆時針旋轉(zhuǎn)，逐個調(diào)節(jié)傳感器反射點的反射率大小，使之符合參數(shù)要求；

i、將調(diào)整完成的反射點，放置在固定殼體的U型槽口內(nèi)，并旋緊防水端子外部固定螺母和防水端子內(nèi)部固定螺母；

g、完成上述工作后，放平殼體，在殼體上灌封環(huán)氧樹脂或聚氨酯。

本發(fā)明在于同軸電纜傳感器實現(xiàn)真正意義上的分布式技術，因反射點位置及反射率大小可調(diào)，所以傳輸距離遠、標距可以在0.5米到10米間任意選擇，成功解決了以往傳感器只能滿足局部監(jiān)測的缺陷。

本發(fā)明的特點是反射點的反射率可調(diào)，用來保證微波信號在同軸電纜中的長距離監(jiān)測，達到分布式同軸電纜應變傳感器監(jiān)測范圍廣的應用。反射點處反射率大小的控制被視為破壞同軸電纜的阻抗連續(xù)性的不同程度大小。因為微波信號在同軸電纜中傳輸過程中，會出現(xiàn)一定程度的衰減，所以為保證分布式傳感器每個反射點的反射率大小相等。從傳感器始端至傳感器末端，其反射點的反射率是逐步增大的，制作過程中，將傳感器的始端連接矢量網(wǎng)絡分析儀，通過信號的檢測，可以逐個調(diào)整每個反射點的反射率，直至達到參數(shù)要求。這樣，包含多個反射點的分布式同軸電纜傳感器就制作完成了。

本發(fā)明制作的分布式同軸電纜傳感器其抗干擾能力強、屏蔽性能好、傳輸數(shù)據(jù)穩(wěn)定，適用于高溫和低溫環(huán)境，其靈敏度、分辨力參數(shù)也優(yōu)于其他類型傳感器，在配以矢網(wǎng)的測試中，可調(diào)反射點的反射率從0.5%到6%可調(diào)，滿足傳感器大量程、大標距、標距可調(diào)以及長距離測試的要求；客觀反映比較靈敏及工藝很容易實現(xiàn)，并且反射點的制作可以實現(xiàn)周期性的多點分布，其穩(wěn)定性可以達到20標準差以內(nèi)，表現(xiàn)出很好的穩(wěn)定性。而本技術的封裝工藝，實現(xiàn)反射點與固定裝置的結(jié)合一體的結(jié)構，更完美的解決了同軸電纜在工程應用中的固定問題，同時，環(huán)氧樹脂的性能也能承受溫度-40℃-+85℃范圍內(nèi)的熱沖擊實驗，可以避免在高低溫狀態(tài)下對反射點的傷害，并很好的起到了防水功能，以避免金屬管體反射點的氧化失效。當然，本發(fā)明所述的可調(diào)反射率大小的制作工藝可以實現(xiàn)多個傳感器的串聯(lián)或并聯(lián)，即傳感檢測網(wǎng)絡，其檢測原理相同，在此不再累述。

區(qū)別于現(xiàn)有技術，本發(fā)明可調(diào)反射率大小的分布式同軸電纜傳感器不但克服目前傳感器存在動態(tài)范圍（量程）過小，應變能力差等問題，也便于安裝固定，傳感器制作的工藝可以滿足惡劣環(huán)境下使用，滿足了大量程和惡劣環(huán)境下的使用難題，抗干擾能力強、屏蔽性能好、傳輸數(shù)據(jù)穩(wěn)定、靈敏度高、分辨力強、適用性好、穩(wěn)定性好。

以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構或等效流程變換，或直接或間接運用在其它相關的技術領域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。