一种光纤光栅裂缝位移传感器的制作方法

1.该实用新型涉及裂缝传感器技术领域，尤其涉及一种光纤光栅裂缝位移传感器。


背景技术：

2.目前裂缝传感器市场上有很多种，有拉线式位移传感器，光栅式位移传感器，激光位移传感器等，上述传感器都具有鱼和熊掌不能兼得的特点，对于拉线式位移传感器，其具有量程大，结构简单，安装方便的特点，缺点就在于量程大了之后精度会显著下降；激光位移传感器，其优点是监测数据稳定可靠，缺点是精度低，分辨率低；光栅式位移传感器的优点是精度很高，但量程很小，一般不能满足房屋结构安全裂缝监测的要求。故现有的各类裂缝位移传感器均存在量程和精度无法同时达到最优，要么量程满足要求，则精度不满足要求，要么精度满足要求，则量程达不到要求。


技术实现要素：

3.针对上述技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种光纤光栅裂缝位移传感器，用以解决市面上常见的裂缝传感器的测量量程和测量精度难以同时满足裂缝测量需求的问题。
4.为了达到上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：
5.一种光纤光栅裂缝位移传感器，用于监测裂缝的宽度变化，包括外壳，所述外壳的内部设有至少2组上下排布的定滑轮，且相邻两组所述定滑轮分别靠近外壳对立的两内侧面，所述外壳的内部下端设有光纤光栅传感器，所述光纤光栅传感器的两端均设有与之固定连接的光纤，且一端光纤的另一端固定连接于外壳的内壁上，另一端光纤的另一端从下至上分别绕过定滑轮位于壳体内部的上部，所述壳体固定于裂缝的一侧，所述裂缝的另一侧设有拉线，所述拉线的一端与墙体固定连接，拉线的另一端延伸至壳体的内部与壳体上部的光纤端部固定连接，所述拉线与光纤均处于绷紧状态。
6.本技术方案的工作原理为：
7.通过将壳体固定在裂缝的一侧，然后将拉线的一端固定于裂缝的另一侧，且拉线和光纤均处于绷紧的状态，若裂缝的宽度增大，那么将会使光纤整体延伸与裂缝相同的宽度，通过检测和计算出光纤光栅传感器内部光栅的位移变化量，然后再根据光纤光栅传感器内部刻蚀光栅的光纤长度与整体光纤长度的比值(因为外部光纤与刻蚀光栅的光纤延伸率几乎相同)，即可计算出墙体裂缝变化的总宽度。
8.进一步限定，所述外壳上下端设有固定基座，所述固定基座包括固定板，所述固定板上开设有螺栓孔，所述固定板与墙面之间通过螺栓固定连接，其有益之处在于，螺栓固定的方式简单且十分的牢固。
9.进一步限定，所述相邻定滑轮在竖直方向上的距离至少为定滑轮直径的二分之一，其有益之处在于，合适的间距设置，可以减小绳子和滑轮拉动时的摩擦力。
10.进一步限定，所述定滑轮与壳体的内壁可拆卸式连接，便于根据实际情况进行滑
轮的增加和减少。
11.进一步限定，所述壳体的内壁上设有若干复合定滑轮安装要求的螺纹孔，所述定滑轮的底端设有螺纹柱，其有益之处在于，螺纹柱和螺纹孔的连接方式简单，便于安装和拆卸。
12.进一步限定，所述壳体朝向裂缝的一侧设有滑道，所述滑道内设有滑块，所述滑块的两侧面分别与外壳上部的光纤和拉线的端部连接，其有益之处在于，设置滑块的目的，其一是为了便于将光纤和拉线的端部进行连接，其次还可以对光纤和拉绳的拉动方向进行导向。
13.进一步限定，所述光纤和拉线位于同一水平面内。
14.进一步限定，所述拉线为低延伸率材质，其有益之处在于，避免拉线受力时其长度正常，给裂缝宽度变化的检测带来误差。
15.进一步限定，所述拉线为钢丝。
16.进一步限定，所述外壳内部设有一组温度补偿光栅点，所述温度补偿光栅点与外壳底部的光纤光栅传感器处于同一环境下，其有益之处在于通过对补偿光纤传感器的长度变化进行检测，可测算出温度对光纤光栅传感器的影响，即可通过消除温度的影响，使裂缝监测的结果更加的精确。
17.本实用新型的技术效果如下：
18.(1)通过设置多组定滑轮，和在光栅光纤传感器的外固定光纤，使光纤穿过定滑轮的方式，使参与形变的光纤总长度增加，即光纤光栅传感器内部刻有光栅部分的光纤的延伸长度将会减小，然后通过局部延伸长度即可换算出总体延伸长度，即算出了墙体裂缝的宽度，即有效的增大了对墙体裂缝监测宽度的量程。(2)光纤光栅传感器具有耐高温、耐腐蚀、稳定性好、重复性和可靠性高的优点。(3)在壳体的内部设置温度温度补偿光栅点，可通过计算出温度对光纤光栅传感器的影响，然后将计算出的结果补偿至参与拉伸的光纤光栅传感器中，即可抵消温度对裂缝监测的影响，使测量的结果更加的精确。
附图说明
19.图1为本具体实施方式中光纤光栅裂缝位移传感器的剖视图示意图。
20.附图编号
21.外壳1、固定板2、拉线3、滑块4、滑道5、光纤6、定滑轮7、光纤光栅传感器8、裂缝9、温度补偿光栅点10。
具体实施方式
22.下面通过具体实施方式进一步详细说明：
23.一种光纤6光栅裂缝9位移传感器，用于监测裂缝9的宽度变化，包括外壳1，外壳1的内部设有至少2组上下排布的定滑轮7，且相邻两组定滑轮7分别靠近外壳1对立的两内侧面，外壳1的内部下端设有光纤光栅传感器8，光纤光栅传感器8的两端均设有与之固定连接的光纤6，且一端光纤6的另一端固定连接于外壳1的内壁上，另一端光纤6的另一端从下至上分别绕过定滑轮7位于壳体内部的上部，壳体固定于裂缝9的一侧，裂缝9的另一侧设有拉线3，拉线3的一端与墙体固定连接，拉线3的另一端延伸至壳体的内部与壳体上部的光纤6
端部固定连接，拉线3与光纤6均处于绷紧状态。
24.优选地，外壳1上下端设有固定基座，固定基座包括固定板2，固定板2上开设有螺栓孔，固定板2与墙面之间通过螺栓固定连接，螺栓固定的方式简单且十分的牢固。相邻定滑轮7在竖直方向上的距离至少为定滑轮7直径的二分之一，合适的间距设置，可以减小绳子和滑轮拉动时的摩擦力。定滑轮7与壳体的内壁可拆卸式连接，便于根据实际情况进行滑轮的增加和减少。壳体的内壁上设有若干复合定滑轮7安装要求的螺纹孔，定滑轮7的底端设有螺纹柱，螺纹柱和螺纹孔的连接方式简单，便于安装和拆卸。
25.优选地，壳体朝向裂缝9的一侧设有滑道5，滑道5内设有滑块4，滑块4的两侧面分别与外壳1上部的光纤6和拉线3的端部连接，设置滑块4的目的，其一是为了便于将光纤6和拉线3的端部进行连接，其次还可以对光纤6和拉绳的拉动方向进行导向。光纤6和拉线3位于同一水平面内。拉线3为低延伸率材质，避免拉线3受力时其长度正常，给裂缝9宽度变化的检测带来误差。在本实施例中拉线3为钢丝。
26.优选地，外壳1内部设有一组温度补偿光栅点10，温度补偿光栅点10与外壳1底部的光纤光栅传感器8处于同一环境下，且设置于光纤固定端的外侧，在外壳内不受到作用力，其有益之处在于通过对温度补偿光栅点的长度变化进行检测，可测算出温度对光纤光栅传感器8的影响，即可通过消除温度的影响，使裂缝9监测的结果更加的精确。
27.需要提前说明的是，在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
28.以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。