[發明專利]一種對稱式大量程的光纖光柵位移傳感器

有效

• 申請號: 201910957433.9
• 申請日: 2019-10-10
• 公開（公告）號: CN110542385B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 肖克龍;喬石;陸釗;周文龍;肖穎;柯志偉;楊誼華;黃道國;韓斌;張桂珍;王曉杰
• 申請（專利權）人: 深圳市基礎工程有限公司;深圳市港科巖土工程技術咨詢有限公司
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02;G01B11/16;G01L1/24
• 代理公司: 深圳市添源創鑫知識產權代理有限公司 44855
• 代理人: 姜書新

本發明提供了一種對稱式大量程的光纖光柵位移傳感器，包括具有安裝內腔的傳感器外殼、位移測量傳導桿、梁固定支座和位于所述梁固定支座兩側并對稱設置的光纖光柵位移傳感部分，所述梁固定支座、光纖光柵位移傳感部分均位于所述傳感器外殼的安裝內腔之內，單側的所述光纖光柵位移傳感部分主要由相互驗證并用于測量結果校驗的等位移彈簧變形光纖光柵測量部分和等強度梁彎曲光纖光柵測量部分組成，所述位移測量傳導桿的測量位移量轉換為所測物理量，所述所測物理量為等位移彈簧變形物理量和等強度梁彎曲變形物理量。本發明的有益效果：可以實現大量程的位移測量功能，測量結果更為準確和真實。

技術領域

本發明涉及傳感器，尤其涉及一種對稱式大量程的光纖光柵位移傳感器。

背景技術

近年來，光纖光柵傳感器的研究與應用引起了廣泛的關注，相比較傳統的傳感測量技術，光纖光柵傳感技術具有很多明顯的優點。比如光纖光柵具有結構形式靈活，耐高溫，耐腐蝕，抗電磁干擾能力強，體積小，質量輕等特點，并被廣泛應用于壓力，變形，位移，流量，體積，流速等多種物理量測量。

目前，位移傳感器的設計與加工方法相對較為落后，位移的測量精度，響應時間，測量誤差等，都不能滿足工程監測的要求。由于裸光纖光柵傳感單元非常纖細，而且其應力與溫度靈敏度的系數都極小，不能直接用于位移，溫度，壓力等實際物理量的測量，所以需要根據測量環境以及所測物理量將光纖光柵傳感單元進行設計和封裝，加工成可以滿足測量要求的光纖光柵傳感器。同時，現有的位移光纖光柵傳感器已有初步的研究成果，但是現有的測量位移的光纖光柵傳感器的測試效果都有待提高，在位移準確性，精度，滯后時間等方面均不理想。因此，有必要研發一種對稱式大量程的光纖光柵位移傳感器，高效，快速地測量到位移真實值，并可以測量工程中出現的大位移等。

發明內容

為了解決現有技術中的問題，本發明提供了一種對稱式大量程的光纖光柵位移傳感器。

本發明提供了一種對稱式大量程的光纖光柵位移傳感器，包括具有安裝內腔的傳感器外殼、位移測量傳導桿、梁固定支座和位于所述梁固定支座兩側并對稱設置的光纖光柵位移傳感部分，所述梁固定支座、光纖光柵位移傳感部分均位于所述傳感器外殼的安裝內腔之內，單側的所述光纖光柵位移傳感部分主要由相互驗證并用于測量結果校驗的等位移彈簧變形光纖光柵測量部分和等強度梁彎曲光纖光柵測量部分組成，所述位移測量傳導桿與所述傳感器外殼為移動副，所述位移測量傳導桿從外界穿入所述傳感器外殼的安裝內腔并分別與所述等位移彈簧變形光纖光柵測量部分、等強度梁彎曲光纖光柵測量部分連接，所述位移測量傳導桿的測量位移量轉換為所測物理量，所述所測物理量為所述等位移彈簧變形光纖光柵測量部分的等位移彈簧變形物理量和所述等強度梁彎曲光纖光柵測量部分的等強度梁彎曲變形物理量。

作為本發明的進一步改進，所述等位移彈簧變形光纖光柵測量部分包括彈簧部光纖光柵測量單元、張拉彈簧擋塊和等位移彈簧，所述位移測量傳導桿與所述張拉彈簧擋塊連接，所述張拉彈簧擋塊與所述等位移彈簧的一端連接，所述等位移彈簧的另一端與所述傳感器外殼連接，所述彈簧部光纖光柵測量單元設置在所述等位移彈簧的中部，所述位移測量傳導桿將發生的位移通過所述張拉彈簧擋塊傳遞到所述等位移彈簧上，所述彈簧部光纖光柵測量單元用于測量所述等位移彈簧對應發生位移所產生的應力。

作為本發明的進一步改進，所述等強度梁彎曲光纖光柵測量部分包括楔形塊、等強度梁、光滑導軌和等強度梁光纖光柵測量單元，所述位移測量傳導桿與所述楔形塊連接，所述光滑導軌設置在所述傳感器外殼的安裝內腔，所述楔形塊上設有斜面，所述斜面分別與所述光滑導軌、等強度梁的一端滑動或者滾動連接，所述等強度梁的另一端與所述梁固定支座固定連接，所述等強度梁光纖光柵測量單元設置在所述等強度梁的中部，發生位移時，所述位移測量傳導桿帶動所述楔形塊沿所述等強度梁的軸線方向移動，所述等強度梁的端部受到所述楔形塊的斜面的壓迫而發生彎曲，所述等強度梁光纖光柵測量單元用于測量所述等強度梁對應發生彎曲所產生的應力。

作為本發明的進一步改進，所述楔形塊的斜面的延長線與所述位移測量傳導桿的軸線之間的夾角為銳角。