一種表貼式光纖光柵應(yīng)變計(jì)制造技術(shù)

本實(shí)用新型專利技術(shù)具體公開(kāi)了一種表貼式光纖光柵應(yīng)變計(jì)，包括活動(dòng)支架、固定支架、外殼、引出孔、拉動(dòng)元件、壓動(dòng)元件、傳輸光纖和傳動(dòng)桿，所述的外殼同一側(cè)上設(shè)有兩個(gè)引出孔，所述的固定支架與外殼固定連接，所述的活動(dòng)支架與外殼活動(dòng)連接，所述的傳動(dòng)桿依次穿過(guò)外殼的第一側(cè)壁、活動(dòng)支架、固定支架和外殼的第二側(cè)壁，傳動(dòng)桿包括內(nèi)管和外管，內(nèi)管末端與壓動(dòng)元件連接，外管末端與拉動(dòng)元件連接，所述外管的同一側(cè)設(shè)有定向元件Ⅰ、定向元件Ⅱ和定量程元件Ⅰ，所述內(nèi)管的同一側(cè)連接有定向元件Ⅲ、定向元件Ⅳ和定量程元件Ⅱ；所述的傳輸光纖從外殼的一個(gè)引出孔引入，依次穿過(guò)活動(dòng)支架、固定支架、固定支架、從另一個(gè)引出孔引出，所述的傳輸光纖上設(shè)有測(cè)量光柵。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及一種工程量具，特別涉及一種測(cè)量物體受外界作用表面應(yīng)變變化的表貼式光纖光柵應(yīng)變計(jì)。
技術(shù)介紹
目前，用于測(cè)量物體表面應(yīng)變變化的主要方式為電阻式，電容式和電感式。最常用的就是電阻應(yīng)變片，后兩者少用。但是電式傳感器，受腐蝕、疲勞、特別是雷電襲擊等不利因素的影響，易于失效。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)電式傳感器的不足，本技術(shù)提出了一種表貼式光纖光柵應(yīng)變計(jì)，特別是光纖光柵(FBG)作為敏感元件提出一種表貼式FBG應(yīng)變計(jì)為實(shí)現(xiàn)上述目的。本技術(shù)采用的技術(shù)方案如下:一種表貼式光纖光柵應(yīng)變計(jì)，包括活動(dòng)支架、固定支架、外殼、引出孔、拉動(dòng)元件、壓動(dòng)元件、傳輸光纖和傳動(dòng)桿，所述的外殼同一側(cè)上設(shè)有兩個(gè)引出孔，所述的固定支架與外殼固定連接，所述的活動(dòng)支架與外殼活動(dòng)連接，所述的傳動(dòng)桿依次穿過(guò)外殼的第一側(cè)壁、活動(dòng)支架、固定支架和外殼的第二側(cè)壁，傳動(dòng)桿包括內(nèi)管和外管，內(nèi)管末端與壓動(dòng)元件連接，外管末端與拉動(dòng)元件連接，所述外管的同一側(cè)設(shè)有定向元件1、定向元件II和定量程元件I，所述內(nèi)管的同一側(cè)連接有定向元件II1、定向元件IV和定量程元件II ;所述的傳輸光纖從外殼的一個(gè)引出孔引入，依次穿過(guò)活動(dòng)支架、固定支架、固定支架、活動(dòng)支架，從另一個(gè)引出孔引出，所述的傳輸光纖上設(shè)有測(cè)量光柵。所述的傳輸光纖上還設(shè)有溫補(bǔ)光柵。所述的拉動(dòng)元件和壓動(dòng)元件為矩形塊，且在矩形塊上設(shè)有螺紋孔和凹槽，所述的凹槽與傳動(dòng)桿配合。所述的拉動(dòng)元件和壓動(dòng)元件通過(guò)螺釘固定于被測(cè)物體上。所述的外殼第一側(cè)壁和外殼第二側(cè)壁是兩個(gè)對(duì)立平行面。所述的定向元件I和定向元件III緊鄰活動(dòng)支架設(shè)置，所述的定向元件II和定向元件IV緊鄰固定支架設(shè)置。所述的定量程元件I設(shè)于距外殼的第一側(cè)壁的內(nèi)側(cè)，且距離為d2=7860*D ;其中D為活動(dòng)支架與固定支架之間的距離。所述的定量程元件II設(shè)于固定支架與外殼第二側(cè)壁之間，且距固定支架的距離為di=7860*D ;其中D為活動(dòng)支架與固定支架之間的距離。所述的內(nèi)管和外管插接在一起，且外管壁上開(kāi)有凹槽，凹槽的作用是為了把內(nèi)壁暴漏出來(lái)，使得管與定向元件II1、定向元件IV和定量程元件II相連，內(nèi)管和外管是獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的。所述的定向元件1、定向元件I1、定向元件II1、定向元件IV、定量程元件1、定量程元件II均為矩形塊。所述的定量程元件確定傳感器活動(dòng)元件的移動(dòng)范圍不超過(guò)光柵的應(yīng)變極限值。當(dāng)傳感器受到壓應(yīng)變時(shí)，壓動(dòng)元件(只在受壓時(shí)活動(dòng)的元件)活動(dòng)而拉動(dòng)元件(只在受拉時(shí)活動(dòng)的元件)因定向元件II與固定支架的作用并不活動(dòng)。壓動(dòng)元件通過(guò)定向元件III使活動(dòng)支架活動(dòng)進(jìn)而使測(cè)量光柵FBGl受拉，此時(shí)光柵FBG2不受外界作用力的影響可作為溫補(bǔ)光柵使用。光柵由于受定量元件II的影響其應(yīng)變始終小于光柵理論最大應(yīng)變時(shí)，有效的保護(hù)傳感器的敏感元件。當(dāng)傳感器受到拉應(yīng)變時(shí)，拉動(dòng)元件活動(dòng)而壓動(dòng)元件因定向元件IV與固定支架的作用并不活動(dòng)，拉動(dòng)元件通過(guò)定向元件I使活動(dòng)支架活動(dòng)進(jìn)而使光柵FBG2受拉,此時(shí)光柵FBGl不受外界作用力的影響可作為溫補(bǔ)光柵使用。傳感器光柵由于受定量元件I的影響其應(yīng)變始終小于光柵理論最大應(yīng)變時(shí)，有效的保護(hù)傳感器的敏感元件。如此，該傳感器實(shí)現(xiàn)其定向、定量程的特性。為減少溫度與應(yīng)變之間的交叉敏感，所述傳感器設(shè)有溫補(bǔ)光柵。當(dāng)該傳感器受到壓力時(shí)，溫補(bǔ)光柵為FBG2 ;當(dāng)該傳感器受到拉力時(shí)，溫補(bǔ)光柵為FBG1。如此的設(shè)計(jì)，可以很清晰的顯示出被測(cè)物體是受壓還是受拉。在被測(cè)物體受到不同外界作用時(shí)，敏感光柵和溫補(bǔ)光柵互換，這樣的設(shè)計(jì)可以明顯的增加該傳感器的使用壽命和增大其量程范圍。本技術(shù)的有益效果是:該應(yīng)變計(jì)應(yīng)該具有不受電磁干擾、定向性、互換性、定量程的特性。附圖說(shuō)明圖1為該傳感器的剖視圖；圖2外殼結(jié)構(gòu)俯視圖；圖3外殼結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；圖4活動(dòng)支架的側(cè)視圖；圖5活動(dòng)元件2的俯視圖；圖6傳動(dòng)桿與別的部件連接圖；圖中:1活動(dòng)支架,2固定支架,3外殼,4引出孔,5拉動(dòng)元件,6壓動(dòng)元件,7螺紋孔,8傳動(dòng)桿，9定量程元件I，10定量程元件II，11定向元件III，12定向元件I，13定向元件II，14定向兀件IV，15內(nèi)管，16外管，17傳輸光纖，F(xiàn)BGl光柵，F(xiàn)BG2光柵。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖對(duì)本技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明:如圖1-圖6所示，本技術(shù)包括外殼3、活動(dòng)支架1、固定支架2、傳輸光纖17、光柵FBG1,光柵FBG2,拉動(dòng)元件5、壓動(dòng)元件6、定向元件及定量程元件等。拉動(dòng)元件5和壓動(dòng)兀件6設(shè)有凹槽以便于傳動(dòng)桿8插入,且拉動(dòng)兀件5和壓動(dòng)兀件6同軸,夕卜殼3同一側(cè)上設(shè)有兩個(gè)光纖引出孔4，固定支架2與外殼3固定連接，活動(dòng)支架I設(shè)于外殼3上，且是活動(dòng)連接，所述的傳動(dòng)桿8依次穿過(guò)外殼3的第一側(cè)壁、活動(dòng)支架1、固定支架2和外殼3的第二側(cè)壁，傳動(dòng)桿8包括內(nèi)管15和外管16,內(nèi)管15末端與壓動(dòng)兀件6連接,夕卜管16末端與拉動(dòng)元件5連接，所述外管16的同一側(cè)設(shè)有定向元件I 12、定向元件II 13和定量程元件I 9，所述內(nèi)管的同一側(cè)連接有定向元件11111、定向元件IV 14和定量程元件II 10 ;所述的傳輸光纖17從外殼的一個(gè)引出孔4引入，依次穿過(guò)活動(dòng)支架1、固定支架2、固定支架2、活動(dòng)支架1，從另一個(gè)引出孔4引出，所述的傳輸光纖17上設(shè)有測(cè)量光柵FBGl或FBG2。其中外殼3的光纖引出孔4的主要用于引出傳輸光纖17并實(shí)現(xiàn)傳感器組網(wǎng)。定向元件III 11、定向元件I 12的作用是在被測(cè)物體受到壓力或拉力時(shí)，決定FBGl和FBG2是溫補(bǔ)光柵還是受力光柵；定向元件II 13、定向元件IV 14的作用在于被測(cè)物體受到壓力或拉力時(shí)，決定拉動(dòng)元件5還是壓動(dòng)元件6運(yùn)動(dòng)；定量程元件I 9、定量程元件II 10的作用在于保護(hù)敏感元件光柵在被測(cè)物體受到外界作用所受到的應(yīng)變不超過(guò)理論最大應(yīng)變值7860 μ ε ；拉動(dòng)元件5及壓動(dòng)元件6的螺紋孔7主要作用為將傳感器與被測(cè)物體緊密連接，期望達(dá)到外界應(yīng)變與傳感器敏感元件之間的應(yīng)變傳遞效率為100%。為減小應(yīng)變與溫度的交叉敏感，該傳感器設(shè)置溫補(bǔ)光柵。其具體工作原理為:當(dāng)傳感器受到壓應(yīng)變時(shí)，壓動(dòng)元件(只在受壓時(shí)活動(dòng)的元件)6活動(dòng)而拉動(dòng)元件(只在受拉時(shí)活動(dòng)的元件)5因定向元件II 13與固定支架2的作用并不活動(dòng)。壓動(dòng)元件6通過(guò)定向元件III 11使活動(dòng)支架I活動(dòng)進(jìn)而使光柵FBGl受拉，此時(shí)光柵FBG2不受外界作用力的影響可作為溫補(bǔ)光柵使用。當(dāng)傳感器受到拉應(yīng)變時(shí)，拉動(dòng)元件5活動(dòng)而壓動(dòng)元件6因定向元件IV 14與固定支架2的作用并不活動(dòng)。拉動(dòng)元件5通過(guò)定向元件I 12使活動(dòng)支架I活動(dòng)進(jìn)而使光柵FBG2受拉，此時(shí)光柵FBGl不受外界作用力的影響可作為溫補(bǔ)光柵使用。當(dāng)該傳感器受到壓應(yīng)變時(shí)，敏感光柵為FBGl，溫補(bǔ)光柵為FBG2 ;當(dāng)該傳感器受到拉應(yīng)變時(shí)，敏感光柵為FBG2，溫補(bǔ)光柵為FBG1。這樣的設(shè)計(jì)不僅可以有效地補(bǔ)償溫度和應(yīng)變的交叉敏感，減小最后處理結(jié)果的誤差，而且在該傳感器受到拉應(yīng)變或壓應(yīng)變時(shí)，敏感光柵的不同，既可以增加傳感器的使用壽命和增大其量程范圍又可以明顯的顯示出被測(cè)物體受到的是拉力還是壓力。權(quán)利要求1.一種表貼式光纖光柵應(yīng)變計(jì)，其特征在于:包括活動(dòng)支架、固定支架、外殼、引出孔、拉動(dòng)兀件、壓動(dòng)兀件、傳輸光纖和傳動(dòng)桿，所述的外殼同一側(cè)上設(shè)有兩個(gè)引出孔，所述的本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種表貼式光纖光柵應(yīng)變計(jì)，其特征在于：包括活動(dòng)支架、固定支架、外殼、引出孔、拉動(dòng)元件、壓動(dòng)元件、傳輸光纖和傳動(dòng)桿，所述的外殼同一側(cè)上設(shè)有兩個(gè)引出孔，所述的固定支架與外殼固定連接，所述的活動(dòng)支架與外殼活動(dòng)連接，所述的傳動(dòng)桿依次穿過(guò)外殼的第一側(cè)壁、活動(dòng)支架、固定支架和外殼的第二側(cè)壁，傳動(dòng)桿包括內(nèi)管和外管，內(nèi)管末端與壓動(dòng)元件連接，外管末端與拉動(dòng)元件連接，所述外管的同一側(cè)設(shè)有定向元件Ⅰ、定向元件Ⅱ和定量程元件Ⅰ，所述內(nèi)管的同一側(cè)連接有定向元件Ⅲ、定向元件Ⅳ和定量程元件Ⅱ；所述的傳輸光纖從外殼的一個(gè)引出孔引入，依次穿過(guò)活動(dòng)支架的第一個(gè)孔和固定支架的第一個(gè)孔，然后繞回穿過(guò)固定支架的第二個(gè)孔、活動(dòng)支架的第二個(gè)孔，并從外殼的另一個(gè)引出孔引出，所述的傳輸光纖上設(shè)有測(cè)量光柵。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：隋青美，蔣善超，王靜，王正方，路士增，王寧，楊帥，賈磊，曹玉強(qiáng)，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：山東大學(xué)，
類型：實(shí)用新型
國(guó)別省市：