一種用于測量管道環向應變的應變箍傳感器制造技術

一種用于測量管道環向應變的應變箍傳感器，屬于傳感技術領域。其特征是采用雙層毛細鋼管封裝，通過金屬支座與夾持件將毛細鋼管封裝的傳感器緊箍在管道上，并通過環氧樹脂把毛細鋼管粘在管道外壁。金屬支座與管道接觸面的弧直徑等于管道的外徑，這樣金屬支座就能與管道緊密接觸。傳感器的測量靈敏度可以根據實際需求通過改變傳感器元件的尺寸進行調整。本實用新型專利技術的效果和益處是提供了一種用于測量管道環向應變的應變箍傳感器，它能夠測量整個管道截面的環向應變，具有較高的靈敏度，克服了電阻應變計測量范圍小，精度低，易受電磁干擾、長期穩定性差等缺點。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于傳感
，涉及一種基于光纖光柵技術的測量管道環向應變的應變箍傳感器。
技術介紹
目前測量管道環向應變的方法通常是使用電阻應變計。但是這種方法只能測量應變計所在位置的局部應變，測量范圍小，不能反映整個管道環向變形情況，而且電阻應變計靈敏度低、易受電磁信號干擾、長期穩定性差、壽命短，所以需要開發一種能夠克服上述缺點的測量管道環向應變的傳感器。光纖光柵自問世以來，已廣泛應用于光纖傳感領域。光纖光柵傳感器是用光纖光柵制成的一種新型傳感器，通過檢測寫入光纖內部的光柵反射或透射布拉格波長光譜，實 現被測結構的應力，應變和溫度量值的絕對測量。由于光纖光柵傳感器具有抗電磁干擾、抗腐蝕、電絕緣、高靈敏度和低成本以及和普通光纖的良好的兼容性等優點，所以近年來得到了廣泛的應用。
技術實現思路
本技術的目的是基于光纖光柵技術，提供一種測量管道環向應變的應變箍傳感器，這種應變箍傳感器可以和管道緊密結合，能夠測量整個管道截面的環向應變，靈敏度高，抗干擾性強，解決了現有的電阻應變計測量范圍小，易受外界電磁干擾，測量靈敏度不高，長期穩定性差，壽命短等問題。這種測量管道環向應變的應變箍傳感器由金屬支座I、夾持件9、光纖光柵5、毛細鋼管3、毛細鋼管6以及封裝部件8組成。本技術所采用的技術方案是首先根據光纖光柵的工作原理可知，光纖光柵的波長變化Δ λ與應變ε f的關系式為式(I)Δ λ = Kf · ε f (I)該(I)式中Kf為光纖光柵應變傳感器靈敏度系數。對于纖芯是純石英的光纖情況，中心波長為1550nm附近的光纖光柵Kf等于I. 2pm/ μ ε。在應變測量方面，采用對光纖光柵進行兩端夾持的封裝方式，這種封裝方式可以通過調整兩端固定支點的距離d與兩端封裝部件之間光纖的長度df間的比值關系來改變傳感器的靈敏度系數。在傳感器結構中，采用鋼管封裝，封裝部件的應變可以忽略，所以固定支點間的變形量幾乎全部加載在光纖上。在管道環向應變測量中，管道周長變化量Al = f: EpRdO = InRsv (2)對于應變箍傳感器，管道周長的變化量全部加載在長為df的光纖上，因此有￡f=-T = —r^ (3)代入⑴式得到 ε =^~ (4)^ df dfP InRKf對于中心波長處于1550nm左右波段的光纖光柵，傳感器的中心波長變化與外界應變的關系如下式ερ=(5) p IAnR式中ερ為管道環向應變，ef為光纖應變，Δ I為管道周長改變量。從上式可以看出，通過調整df的大小，可以改變光纖光柵應變箍傳感器的應變測量靈敏度。利用毛細鋼管能夠產生很大的彎曲變形的特性，將光纖光柵用毛細鋼管封裝，就可以將傳感器做成圓箍狀。通過增加毛細鋼管的長度，即減小df，可以提高傳感器應變測量靈敏度。將光纖光柵用毛細鋼管封裝后，緊箍在管道上，用金屬支座與夾持件把傳感器固定，然后使用環氧樹脂把傳感器粘在管道外壁，使管道的變形與傳感器的變形一致。其中金屬支座是特殊制作的，它與管道的接觸面弧直徑等于管道外徑，在支座中部切出半圓槽，毛細鋼管通過封裝部件嵌在半圓槽內，并通過夾持件把封裝部件固定，半圓·槽底部與管道相切，用這種金屬支座能夠使傳感器與管道緊密接觸，而且避免了毛細鋼管發生較大的彎折，損壞傳感器。本技術的效果和益處是提供了一種用于測量管道環向應變的應變箍傳感器，它能夠測量整個管道截面的環向應變，具有較高的靈敏度，解決了電阻應變計測量范圍小，精度低，易受電磁干擾、長期穩定性差等缺點。附圖說明圖I是光纖光柵應變箍傳感器的縱向剖面結構圖。圖2(a)是光纖光柵應變箍傳感器的金屬支座斜視圖。圖2(b)是光纖光柵應變箍傳感器的金屬支座側視圖。圖3是光纖光柵應變箍傳感器的夾持件不意圖。圖I中1金屬支座；2 704膠；3直徑I. Omm鋼管；4環氧樹脂膠；5光纖光柵；6直O. 8mm鋼管；7光纖；8封裝部件；9夾持件。具體實施方式以下結合技術方案和附圖詳細敘述本技術的具體實施方式。本技術的一種用于測量管道環向應變的應變箍傳感器封裝結構的示意圖如圖I所示。這種應變箍傳感器由金屬支座I、夾持件9、光纖光柵5、毛細鋼管3、毛細鋼管6以及封裝部件8組成。通過金屬支座I與夾持件9將初步封裝的傳感器緊箍在管道外壁，做成應變箍傳感器，其中金屬支座I與管道的接觸面弧直徑等于管道外徑，能夠與管道緊密接觸。所述的光纖光柵應變箍傳感器制作封裝方法如下首先剝離光纖光柵5兩端的光纖7表面的涂敷層，使用光纖涂敷機對裸光纖光柵5部位涂敷一層704膠，待固化后將光纖光柵置于鋼管6中，使用精密光纖調整架調整其位置，使其處于中央部位，接著灌入按一定比例配置好的環氧樹脂膠4，待膠固化后將端部均勻涂滿704膠2的毛細鋼管6置于毛細鋼管3內，6伸出3外一部分，待膠固化，然后將毛細鋼管6兩末端套入封裝部件8內，灌入環氧樹脂膠粘接毛細鋼管6與封裝部件8，待環氧樹脂膠固化后，即完成初步封裝。使用時，將傳感器箍在管道外壁，用金屬支座I與夾持件9固定封裝部件8，然后用環氧樹脂膠將傳感器與管道粘在 一起。權利要求1.一種用于測量管道環向應變的應變箍傳感器，其特征是光纖光柵用毛細鋼管封裝；將光纖光柵用毛細鋼管封裝后，緊箍在管道上，用金屬支座(I)與夾持件(9)把傳感器固定；然后使用環氧樹脂把傳感器粘在管道外壁。2.根據權利要求I所述的一種用于測量管道環向應變的應變箍傳感器，其特征是金屬支座(I)與管道接觸面圓弧直徑與管道外徑相同，金屬支座(I)底部有半圓槽，半圓槽軸線與管道外壁相切，毛細鋼管(3)通過封裝部件(8)嵌在半圓槽內，并通過夾持件(9)固定住。專利摘要一種用于測量管道環向應變的應變箍傳感器，屬于傳感
其特征是采用雙層毛細鋼管封裝，通過金屬支座與夾持件將毛細鋼管封裝的傳感器緊箍在管道上，并通過環氧樹脂把毛細鋼管粘在管道外壁。金屬支座與管道接觸面的弧直徑等于管道的外徑，這樣金屬支座就能與管道緊密接觸。傳感器的測量靈敏度可以根據實際需求通過改變傳感器元件的尺寸進行調整。本技術的效果和益處是提供了一種用于測量管道環向應變的應變箍傳感器，它能夠測量整個管道截面的環向應變，具有較高的靈敏度，克服了電阻應變計測量范圍小，精度低，易受電磁干擾、長期穩定性差等缺點。文檔編號G01B11/16GK202709997SQ20122013283公開日2013年1月30日 申請日期2012年3月30日 優先權日2012年3月30日專利技術者任亮, 姜濤, 賈子光, 李宏男 申請人:大連理工大學本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于測量管道環向應變的應變箍傳感器，其特征是光纖光柵用毛細鋼管封裝；將光纖光柵用毛細鋼管封裝后，緊箍在管道上，用金屬支座(1)與夾持件(9)把傳感器固定；然后使用環氧樹脂把傳感器粘在管道外壁。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：任亮，姜濤，賈子光，李宏男，
申請(專利權)人：大連理工大學，
類型：實用新型
國別省市：