[發明專利]一種光纖光柵傳感器施加恒定預應力的封裝裝置

在審

• 申請號: 201610003601.7
• 申請日: 2016-01-05
• 公開（公告）號: CN105651319A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 周祖德;嚴才根;李瑞亞;陳宜煬;胡娜;季冬亮;董艷方
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G01D5/26
• 分類號: G01D5/26
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 孫方旭

技術領域

本發明屬于光纖傳感技術領域，尤其涉及一種光纖光柵傳感器施加恒定預應力的封裝 裝置。

背景技術

光纖Bragg光柵中心波長能夠直接受應變、溫度等因素調制，并有著良好的線性響應， 是十分理想的應變、溫度測量元件。光纖光柵具有抗電磁干擾能力、靈敏度高、體積小、 重量輕、耐腐蝕、測量范圍廣、易集成、結構簡單、便于復用等許多優點，且可組成智能 化分布式傳感器網絡。近幾年來，基于光纖Bragg光柵的測量技術得到快速發展，已被逐 步應用到大型土木工程結構、能源化工、制造業以及航空航天等工程領域。

光纖光柵經過不同的封裝形式，可以制作成溫度、應變、壓力、位移、加速度、電流、 電壓、磁場、頻率和濃度等參量的光纖光柵傳感器。其傳感機理都是通過將封裝結構對被 測物理參量的感應傳遞給光纖光柵，引起光纖光柵的中心波長漂移。因此，光纖光柵與封 裝結構之間的結合狀態直接影響著光纖光柵傳感器測試的準確性、重復性和一致性。

光纖光柵未受預應力時處于相對自由的狀態，會有一定的彎曲，且彎曲的方向不確定， 此時將光纖光柵固定在封裝基體上，其中心波長的漂移不能真實反映封裝基體被測物體參 量的感應，導致傳感器測試信號的失真。若采用可施加預應力的封裝裝置，在封裝過程中 對光纖光柵施加一定的預應力，再將光纖光柵固定在封裝基體上，可保證光纖光柵與封裝 基體之間穩定可靠的結合，從而有利于提高光纖光柵傳感器測量的準確性、重復性和一致 性。

目前，封裝光纖光柵傳感器時，對光纖光柵軸向施加預應力大都采用掛砝碼等方式， 這些方式不能連續控制外力的大小，因而無法滿足封裝技術要求所需要施加的預應力。現 有中國專利200810150477.2公開了一種光纖光柵傳感器施加預應力的封裝裝置，通過兩對 螺紋夾緊機構將光纖光柵兩端夾緊，然后同樣通過另一螺紋結構對光纖光柵施加預定力。 該裝置螺紋夾緊機構操作不便，同時該裝置無預應力顯示裝置，難以確定所施加預應力的 大小，對光纖光柵傳感器進行批量封裝時，不能實現各傳感器所施加的預應力一致，降低 了光纖光柵傳感器測量的一致性。因此迫切需要設計一種光纖光柵傳感器施加恒定預應力 的封裝裝置，在裸光纖光柵封裝時施加恒定的預應力并保持，以提高光纖光柵傳感器測量 的準確性、重復性和一致性。

發明內容

本發明針對現有技術中的問題，提供一種光纖光柵傳感器施加恒定預應力的封裝裝 置，該裝置結構簡單、體積小、成本低、操作方便、工作穩定可靠和連續可調預應力的光 纖光柵傳感器施加預應力的封裝裝置，在光纖光柵傳感器大批量封裝時能夠施加恒定的預 應力，以提高光纖光柵傳感器測量的準確性、重復性以及一致性。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種光纖光柵傳感器施加恒定預應 力的封裝裝置，包括底座、可調式工作臺、光纖夾緊機構、預應力調節裝置、固定安裝板， 其中可調式工作臺、預應力調節裝置、固定安裝板均設置在底座上，預應力調節裝置位于 底座的一側，固定安裝板位于底座的另一側，可調式工作臺位于預應力調節裝置與固定安 裝板之間，光纖放置在可調式工作臺上；光纖的一端通過光纖夾緊機構定位在預應力調節 裝置上，另一端通過光纖夾緊機構定位在固定安裝板上。

按上述技術方案，預應力調節裝置包括絲桿、牽引滑塊、導桿一、導桿二、導桿三、 導桿四、從動滑塊、拉力計、支撐板一、支撐板二、支撐板三，其中支撐板一、支撐板二、 支撐板三彼此平行，均固定在底座上；絲桿與支撐板一相互垂直，導桿一、導桿二、導桿 三、導桿四均與絲桿平行，絲桿的兩端分別通過軸承一、軸承二安裝在支撐板一、支撐板 二上，導桿一、導桿二固定在支撐板一、支撐板二之間，牽引滑塊位于支撐板一、支撐板 二之間，牽引滑塊沿著導桿一、導桿二水平滑動，絲桿與牽引滑塊之間通過螺紋連接；導 桿三、導桿四固定在支撐板二、支撐板三之間，從動滑塊位于支撐板二、支撐板三之間， 從動滑塊沿著導桿三、導桿四水平滑動，拉力計的一端與牽引滑塊固定，另一端與從動滑 塊固定。旋轉絲桿，驅動牽引滑塊沿著導桿一、導桿二水平移動。牽引滑塊通過安裝板一 與拉力計連接，從動滑塊通過安裝板二與拉力計連接，拉力計的兩端分別用鎖緊螺套一、 鎖緊螺套二固定在安裝板一、安裝板二上，牽引滑塊水平移動時將會通過拉力計帶動從動 滑塊沿著導桿三、導桿四水平移動，拉力計可以實時顯示當前對光纖所施預應力的大小。