[發明專利]傳感器結構和包括所述傳感器結構的光纖光柵位移傳感器

有效

• 申請號: 201210102702.1
• 申請日: 2012-04-10
• 公開（公告）號: CN103363903B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 田湛;毛獻輝;江婷;耿振;徐惠康;許明
• 申請（專利權）人: 同方威視技術股份有限公司
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 周紅力,劉鵬

技術領域

本發明涉及光纖光柵傳感器領域，具體地，本發明涉及一種用以測量位移以及微距位移的傳感器結構以及包括此傳感器結構的光纖光柵傳感器。?

背景技術

在現有技術中，光纖光柵位移傳感器多采用拉伸式測量方式。這一般情況下會造成體積較大，并且光纖的結構和安裝的方式也比較復雜。另外，因為光纖光柵不能始終處于拉伸狀態，否則應力疲勞會造成測量失效，所以光柵光纖很難應用于測量壓縮位移行程的環境中。?

例如，公開號為CN101290214A的中國專利申請公開了一種光纖光柵位移傳感器,如圖1所示,該傳感器包括殼體1、光纖光柵2、等強度梁3和測探桿4,測量探桿4的一端穿過設置在殼體1上的通孔11伸入殼體1內,所述的殼體1內設置有楔塊5、連接桿6和墊塊7,測量探桿4的位于殼體1內的一端通過螺紋與楔塊5固定連接,楔塊5上沿測量探桿4的軸向設置有具有開口的腔體51,連接桿6的長度大于腔體51的長度,連接桿6的寬度略小于腔體51的寬度,連接桿6的一端通過螺紋固定連接在殼體1上,連接桿6的另一端伸入腔體51內,連接桿6上設置有拉伸彈簧8,拉伸彈簧8的孔徑大于腔體51的寬度,等強度梁3的一端通過螺絲固定連接在墊塊7上,等強度梁3的另一端連接有支桿9,支桿9的一端頂接在楔塊?5的斜面上；光纖光柵2對稱粘貼在等強度梁3的上下表面上,可以消除溫度變化帶來的測量誤差;光纖光柵2上連接有尾纖21,尾纖21的一端粘貼在等強度梁3的表面上,尾纖21的另一端伸出殼體1外。?

該現有技術的光纖光柵位移傳感器,結構上比較復雜，穩定性較差，且對制作和安裝精度要求較高。?

發明內容

為了彌補現有光纖光柵位移傳感器在壓縮位移測量方面的不足，本發明提供一種壓縮式光纖光柵位移傳感器，該傳感器不僅能應用于較大位移行程的精確測量，與精密解調儀配合亦可實現微壓縮位移行程的測量。?

其中，根據本發明的一個方面的傳感器結構，包括：套管，具有軸向延伸的內孔腔；光纖光柵，位于所述套管內；和移動支座，位于所述套管內，其具有在外力作用下沿著套管的軸向移動的行程范圍；其中，所述光柵光纖的一端固定在所述套管的第一端，同時所述光柵光纖的另一端與所述移動支座連接在一起；以及其中，所述光柵光纖在承受所述移動支座相對于所述套筒的第一端的拉伸作用力時，生成相應的信號。?

在傳感器結構的一個具體的實施例中，其中所述壓力桿經過壓縮彈簧與移動支座接觸作用，所述壓力桿的另一端設置有球狀的連接結構。可選地或附加地，所述套管的第二端設置有伸長桿端，且其上設置有連接結構。可選地或附加地，所述光柵光纖穿過所述套筒的內孔腔，在所述套筒第一端和第二端的孔的部分設有起到保護作用的光纖套管。可選地或附加地，所述光柵光纖與另外的光纖解調儀相連接。可選地或附加地，所述套筒的第一端上設置有端蓋，用以密封所述套筒。?

其中，在根據本發明的另一個方面的光柵光纖位移傳感器，包括：根據權利要求1-6中任一所述的傳感器結構；和光纖解調儀。?

進一步地，所述光柵光纖位移傳感器，還包括：處理器單元，與所述光纖光柵解調儀連接，并從其中接收信號；和顯示器，與所述處理器單元連接，并顯示代表位移量的數值。?

本發明基于這樣的構思：在傳感器外套筒中，將一壓縮彈簧裝入移動支座內，壓力桿受到外界位移變化作用到壓縮彈簧從而使移動支座承受彈簧壓力，將與光纖粘接在一起的光纖套管的一端固定在移動支座上，另一端固定在與外套管聯接的端蓋上，從而使光纖光柵受到拉力作用產生微應變導致其波長發生變化，通過解調儀解調即可達到測量外界位移變化的目的。通過加裝微位移探測頭，配合精密解調儀即可實現微壓縮位移的測量。為補償溫度變化帶來的光纖光柵的變化，在結構上安排了溫補光柵的安裝位置。?

通過以上設計，本發明滿足了光纖光柵位移傳感器在壓縮行程方面的測量，同時拓展了其在微壓縮位移測量方面的應用。?

本發明的這些和其它方面將根據下文中描述的實施例而明顯和參考下文中描述的實施例敘述。?

附圖說明

本發明的以上和其它目的和特征將根據結合附圖考慮的以下詳細描述變得較明顯，其中：?

圖1所示為根據現有技術的一種光纖光柵位移傳感器；

圖2所示為根據本發明一個實施例的傳感器結構的截面示意圖；

圖3所示為圖2所示傳感器結構的端蓋一側的視圖；

圖4所示為根據本發明一個實施例的傳感器結構的使用狀態下外觀示意圖；

其中，圖2、3中所示：