[發明專利]一種光纖光柵靜力水準儀

在審

• 申請號: 202010138757.2
• 申請日: 2020-03-03
• 公開（公告）號: CN111121716A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 歐進萍;馬文龍;白石
• 申請（專利權）人: 南通裝配式建筑與智能結構研究院;智性科技南通有限公司
• 主分類號: G01C5/00
• 分類號: G01C5/00;G01C25/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種光纖光柵靜力水準儀，包括底座、底盤、波紋膜片、調節柱、螺柱、鋁制套筒、固定筒、光纖固定桿，鋁制套筒可快速傳遞熱量，使傳感元件能夠及時感應外界溫度，光纖固定桿采用不銹鋼，導熱性較好，可使兩個敏感元件周圍溫度場均勻，光柵光纖通過膠體粘在光纖固定桿中部，且兩光柵分布在膠體的兩側；靠近底盤部分測量波紋膜片的應變，靠近螺母部分測量溫度變化，從而消除溫度變化對應變光柵的波長變化影響，波紋膜片為316L不銹鋼材質，正弦式波紋，其“壓力?位移”曲線具有線性度、靈敏度高的優勢，本發明結構簡單，設計小巧，攜帶方便，在土木工程結構沉降監測中具有很高的實用價值。

技術領域

本發明涉及靜力水準儀技術領域，具體為一種光纖光柵靜力水準儀。

背景技術

目前，基于光纖光柵的傳感技術得到快速發展，該類型傳感器具有防止電磁干擾、無電檢測、耐腐蝕、重量輕等優點；光纖光柵靜力水準儀可用于測量大型建筑物等土木工程結構沉降等，由于使用環境的復雜性，溫度變化較大，且光纖光柵傳感原理基于應變及溫度引起光柵周期和有效折射率的變化，從而導致光柵特征波長的變化，并通過測量特征波長的移動量來測量應變及溫度。

目前，該類型傳感器普遍存在沉降測量中溫度補償誤差大，傳感器攜帶不方便等缺陷，因此，亟待一種改進的技術來解決現有技術中所存在的這一問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種光纖光柵靜力水準儀，為消除溫度變化對測量精度的影響，通過采用雙光柵結構，消除溫度變化對沉降測量的影響；鋁制套筒與不銹鋼光纖固定桿能夠快速實現溫度傳導，保證傳感元件周圍溫度場均勻，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種光纖光柵靜力水準儀，包括底座、底盤、波紋膜片、調節柱、螺柱、鋁制套筒、固定筒、光纖固定桿，所述光纖固定桿及螺柱與光纖分別采用膠水粘結，所述光纖固定桿與底盤之間、螺柱與調節柱之間均采用螺紋連接，所述調節柱焊接于波紋膜片中間位置，所述底盤與波紋膜片焊接并組成靜力水準儀的核心傳感部分，所述底盤下表面與底座上表面焊接，所述固定筒及鋁制套筒與底盤螺紋連接，所述光纖固定桿設置于固定筒的中心孔內并通過第一螺母和第二螺母緊固。

優選的，所述光纖通過膠體粘在光纖固定桿中部，所述膠體兩側分別設置有第一光柵和第二光柵，第一光柵測量波紋膜片的位移變化，第二光柵測量溫度變化，進行溫度補償，從而消除溫度變化對第一光柵的波長變化影響，所述第一光柵和第二光柵之間的距離為光纖固定桿中部凹槽的長度，第一光柵和第二光柵之間的距離較近，使得兩光柵周圍溫度場保持一致，提高應力測量的準確性。

優選的，所述波紋膜片采用316L不銹鋼制作，所述波紋膜片的型面為正弦式波紋，其“壓力-位移”曲線具有線性度、靈敏度高的優勢。

優選的，所述光纖固定桿采用不銹鋼制作，所述光纖固定桿一端采用彈簧式結構，在受到拉力時容易產生明顯形變。

優選的，所述鋁制套筒采用鋁材制作，實現傳感器內外溫度快速傳導，提高溫度測量的準確性。

優選的，其使用方法包括以下步驟：

步驟一：對光纖光柵靜力水準儀進行溫度補償率定和液位率定，溫度率定時要求從-20℃到85℃；

步驟二：溫升和溫降各做兩次，每隔5℃記錄一次應變光柵波長和溫度補償光柵的波長數據，溫度率定結束后，計算出該傳感器的溫度補償系數；

步驟三：液位率定時，要求在恒溫環境中進行，調整液體高度，每隔3mm記錄一次應變光柵波長數據，液位率定結束后，計算出傳感器的液位變化系數。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

（1）本發明結構簡單，組裝、攜帶方便、質量輕巧，有效提高了沉降監測的精度和靈敏度，有效避免了外界溫度變化快的影響，在土木工程結構沉降監測中具有很高的實用價值。