[實用新型]一種分體式光纖應變傳感器組件

有效

• 申請號: 201420565665.2
• 申請日: 2014-09-28
• 公開（公告）號: CN204228120U
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 王楠;閻毓杰;熊雪
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一九研究所
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 仇蕾安;李愛英

技術領域

本實用新型涉及一種傳感器組件，具體涉及一種分體式光纖應變傳感器組件，屬于光纖光柵測量傳感技術領域。

背景技術

光纖光柵因具有靈敏度高、抗干擾能力強、環境適應性好、體積小、能夠遠距離傳輸、易于分布式多點組網測量等優點，被廣泛應用于振動、位移、加速度、溫度、應變等傳感測量領域。在結構安全監測領域，主要使用光纖光柵應變傳感器來監測和評估建筑物的安全，如機場、體育館、大橋、隧道等，測量其位移、應變、振動等力學參數的變化，然后定期保存歷史數據、設定測點報警閾值等。其基本原理是利用光纖布拉格光柵，讓紫外光通過掩膜光柵照射到裸光纖上，引起裸光纖纖芯折射率的永久性變化，形成布拉格光柵；在受到應力應變變化時，光柵的柵距同時發生變化，從而精確地測量應變。

由于裸的光纖光柵直徑只有125μm，在惡劣的結構安全監測工程環境中容易損傷，只有對其進行保護性的封裝與裝配設計，才能賦予光纖光柵更穩定的性能，確保其可靠實用。由于傳感器應用環境和條件的不同，光纖光柵應變傳感器大多都是依據特定安裝條件設計具體的裝配結構和封裝工藝，不具備通用性。而且目前大多傳感器都是將其金屬防護件和裝配基座一體化加工成型，使得在每次結構檢測完成后傳感器不易拆卸檢修和更換，一次安裝后無法再次使用，無法滿足快速部署、可重用的需求，從經濟成本和使用維修效率上都不合算。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型提供一種分體式光纖應變傳感器組件，將封裝防護件和裝配基座分離，從而解決傳感器一次安裝后無法再次重用的問題，使光纖光柵傳感器具有較強的環境適應性。

所述的分體式光纖應變傳感器組件包括傳感元件、封裝防護件和裝配基座；所述傳感元件為光纖光柵，封裝防護件為金屬管；所述光纖光柵穿過金屬管后，通過超聲波焊接的方式將光纖光柵和金屬管之間的空隙焊接緊固；光纖從金屬管兩端引出；所述金屬管的兩端分別通過法蘭盤箍緊；封裝有傳感元件的金屬管支撐在所述裝配基座上，金屬管兩端的法蘭盤與裝配基座相連。

作為本實用新型的一種優選方式，將位于金屬管外的光纖的外表面以及封裝防護件的內表面進行鍍金處理。

作為本實用新型的一種優選方式，所述裝配基座包括兩個L形的支撐座，封裝防護件的兩端分別支撐在兩個支撐座上；封裝防護件兩側法蘭盤分別和兩個支撐座采用螺接的方式相連。

有益效果：

(1)對光纖應變傳感器采用分體式裝配結構，使光纖光柵的封裝防護件和裝配基座可分離拆卸，便于光纖光柵傳感器的安裝布設和重用。整體結構簡單可靠，可維修性強，有較強的環境適應性。

(2)裝配基座采用一體化方式加工制作，保證其結構強度、沖擊和耐壓性能。

(3)封裝防護件兩側的法蘭盤和裝配基座之間用螺接的方式固定，保證了光纖光柵預應力的穩定，能夠有效地提高傳感器的測量精度。

(4)穿過光纖光柵封裝防護件的光纖部分外層鍍金，封裝防護件外層表面也進行鍍金，能夠有效防止海水腐蝕和鹽霧對光纖的侵蝕和破壞。

附圖說明

圖1為金屬防護件封裝示意圖；

圖2為該傳感器組件的整體結構示意圖。

其中：1-傳感元件、2-光柵、3-封裝防護件、4-支撐座

具體實施方式

下面結合附圖并舉實施例，對本實用新型進行詳細描述。

本實施例提供一種運用于結構安全監測的分體式光纖應變傳感器組件，該傳感器組件的封裝防護件和裝配基座可分離拆卸，從而便于光纖光柵傳感器的安裝布設和重用。

該分體式光纖應變傳感器組件包括傳感元件2、封裝防護件3和裝配基座。其中傳感元件2為波長為λ_B的光纖Bragg光柵，封裝防護件3為鋼管。該鋼管采用一次加工成型，僅留一微小軸向空隙使得光纖光柵能夠穿過，以保證其結構強度，同時使其具備沖擊和耐壓性能。光纖光柵穿過毛細鋼管內壁后，在光纖光柵和鋼管內壁之間存在微小空隙，通過超聲波焊接的方式將該微小空隙焊接緊固，使得封裝后的光纖光柵保持張緊狀態，如圖1所述。光纖1從鋼管兩端的小孔中引出，為防止外界腐蝕和鹽霧對光纖的侵蝕破壞，將裸露在鋼管外光纖1的外表面鍍金，同時在鋼管內表面也進行鍍金。另外，鋼管兩端分別用法蘭盤箍緊，并用激光焊接將槽道縫隙封死，以便于鋼管和裝配基座的對接鎖緊。

當鋼管受拉或受壓時，光纖Bragg光柵將隨之在縱向拉伸或壓縮。光纖中的應變引起光柵間距和折射率的光彈效應，當光纖的縱向應變為ε_f時，Bragg光柵的波長偏移Δλ_B為：