管道用光纤光栅位移传感器的制造方法
【专利摘要】本实用新型属于传感器领域，具体涉及一种管道用光纤光栅位移传感器。主要由底壳、简支梁、光纤光栅和受力系统组成，底壳内部两端近通孔处焊接有简支梁支座，简支梁通过简支梁支座固定在底壳内，所述光纤光栅粘贴于简支梁表面上，并通过简支梁支座压紧固定，受力系统顶在简支梁中心部位；与传统电子类位移传感器相比，具有耐腐蚀、抗电磁干扰、易于成网、安全、灵敏度高的优点。
【专利说明】管道用光纤光栅位移传感器
【技术领域】
[0001]本实用新型属于传感器领域，具体涉及一种管道用光纤光栅位移传感器。
【背景技术】
[0002]目前，市场上工人的位移监测电子类传感器在抗电磁干扰、组网、安全、耐腐蚀性、体积等方面的局限性严重制约着其应用；光纤类位移传感器在位移监测精度和稳定性能上存在一定问题，致使光纤类传感器应用领域拓展艰难。
实用新型内容
[0003]为有效解决上述问题，本实用新型提供一种管道用光纤光栅位移传感器。
[0004]管道用光纤光栅位移传感器，主要由底壳、简支梁、光纤光栅和受力系统组成，底壳内部两端近通孔处焊接有简支梁支座，简支梁通过简支梁支座固定在底壳内，所述光纤光栅粘贴于简支梁表面上，并通过简支梁支座压紧固定，受力系统顶在简支梁中心部位；
[0005]进一步地，所述受力系统包括触头、压杆、弹簧和简支梁加力杆，所述压杆、弹簧和简支梁加力杆依次连接，其中简支梁加力杆一端顶在简支梁中心部位，简支梁加力杆的另一端与弹簧一端连接，所述弹簧另一端通过环套连接方式连接压杆一端，所述触头通过螺纹连接在压杆的另一端上；
[0006]进一步地，所述底壳两端设有通孔，通孔处设有光缆固定件，底壳一侧通过激光焊接有顶盖，所述光纤光栅两端尾纤通过底壳两端的通孔引出并由光缆固定件固定；
[0007]进一步地，还包括弹簧套筒和挡圈，弹簧套筒一端通过螺纹螺旋连接在顶盖上，另一端同样通过螺纹螺旋连接挡圈，所述弹簧套筒环套在弹簧外部，挡圈(10)对压杆进行限位。
[0008]本实用新型外壳采用不锈钢材质，并密封结构，提高传感器的耐腐蚀性能；其采用力学性能很稳定的锡青铜或铍青铜等材质的特殊简支梁和不锈钢弹簧结构，提高传感器的稳定性能。与传统电子类位移传感器相比，具有耐腐蚀、抗电磁干扰、易于成网、安全、灵敏度高的优点；与光纤类似传感器相比，具有灵敏度高、性能稳定，可以同时监测管道沉降量或拉伸量。所有光纤光栅传感器可以串并联成网络，通过一台光纤光栅解调仪读取数据及预报警。并可通过多支传感器结合成管道物联网技术，实时在线监测管道健康状况。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为本实用新型的结构示意图。
【具体实施方式】
[0010]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。[0011]相反，本实用新型涵盖任何由权利要求定义的在本实用新型的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本实用新型有更好的了解，在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本实用新型。
[0012]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型进行详细说明。
[0013]如图1所示，本实用新型提出的一种管道用光纤光栅位移传感器，包括底壳1、简支梁4、光纤光栅3和受力系统组成，所述底壳I两端设有通孔，通孔处设有光缆固定件5，底壳I 一侧通过激光焊接有顶盖6，底壳I内部两端近通孔处焊接有简支梁支座2，简支梁4通过简支梁支座2固定在底壳I内，所述光纤光栅3粘贴于简支梁4表面上，并通过简支梁支座2压紧固定，所述光纤光栅3两端尾纤通过底壳I两端的通孔引出并由光缆固定件5固定。
[0014]所述受力系统包括触头11、压杆9、弹簧12和简支梁加力杆7，所述压杆9、弹簧12和简支梁加力杆7依次连接，其中简支梁加力杆7的端头处顶在简支梁4中心部位，弹簧12通过环套连接方式连接压杆9和简支梁加力杆7，所述触头11通过螺纹螺旋连接在压杆9的端头处。
[0015]本实用新型还包括弹簧套筒8和挡圈10，所述弹簧套筒8 一端通过螺纹螺旋连接固定在顶盖6上，所述挡圈10同样通过螺纹螺旋连接固定在弹簧套筒8的另一端，其中弹簧套筒8环套在弹簧12外部，挡圈10对压杆9进行限位。
[0016]本实用新型的工作原理为，外界位移的变化传递到触头11上，触头11压缩或拉伸压杆9，套接于压杆9上的弹簧12被压缩或拉伸，弹簧12即将外界位移变化转换成力大小的变化，此力通过简支梁 加力杆7加载在简支梁4上，被粘贴在简支梁4上的光纤光栅3感知，使光纤光栅波长产生变化。光纤光栅产生变化。通过外部连接的光纤光栅解调仪采集波长数据，由力学推导，即可通过光纤光栅波长变化量与触头位移对应关系计算出外界沉降量或拉伸量。压杆的有效长度(触头的水平端面到弹簧套筒与触头靠近的端面距离)即为传感器的量程。
[0017]本实用新型均通过螺纹螺旋连接和焊接方式连接，使其密封性强，并且外壳采用不锈钢材质，能提高传感器的耐腐蚀性，同时应有此优选结构，能使得传感器灵敏度高、性倉急
[0018]每支位移传感器对应唯--个位移系数α χ和热敏系数α τ’，该位移和热敏系
数在传感器制作完成时已经标定得到。测量时，只需知道位移传感器安装时的初始温度Ttl (与温补传感器温度一致)对应的传感器波长λ ^ (解调仪读取)、测量时的波长X1(解调仪读取)、温补传感器所测出的温度变化量△ Τ，然后根据位移传感器的计算公式(如公式I)即可得到所测位移值。
[0019]位移值L为(单位为mm):
AT
[0020]L 二 a!* [(I1 — 20) ~]
a’丨'(I)
[0021]其中α I为位移传感器的位移系数(MPa/nm)，厂家提供为位移传感器测试时的波长值(nm)，λ 0位移传感器的初始波长(nm)，Δ T为测量前后温度变化值(°C )，α τ’为位移传感器热敏系数(°C /nm)。[0022]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡是本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.管道用光纤光栅位移传感器，其特征在于，主要由底壳(I)、简支梁(4)、光纤光栅(3)和受力系统组成，底壳(I)内部两端近通孔处焊接有简支梁支座(2)，简支梁(4)通过简支梁支座(2)固定在底壳(I)内，所述光纤光栅(3)粘贴于简支梁(4)表面上，并通过简支梁支座(2)压紧固定，受力系统顶在简支梁(3)中心部位。
2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述受力系统包括触头(11)、压杆(9)、弹簧(12)和简支梁加力杆(7)，所述压杆(9)、弹簧(12)和简支梁加力杆(7)依次连接，其中简支梁加力杆(7) —端顶在简支梁(4)中心部位，简支梁加力杆(7)的另一端与弹簧(12)一端连接，所述弹簧(12)另一端通过环套连接方式连接压杆(9) 一端，所述触头(11)通过螺纹连接在压杆(9)的另一端上。
3.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于，所述底壳(I)两端设有通孔，通孔处设有光缆固定件(5)，底壳(I) 一侧通过激光焊接有顶盖(6)，所述光纤光栅(3)两端尾纤通过底壳(I)两端的通孔引出并由光缆固定件(5)固定。
4.根据权利要求3所述的传感器，其特征在于，还包括弹簧套筒(8)和挡圈(10)，弹簧套筒(8) —端通过螺纹螺旋连接在顶盖上，另一端同样通过螺纹螺旋连接挡圈(10)，所述弹簧套筒(8)环套在弹 簧(12)外部，挡圈(10)对压杆(9)进行限位。
【文档编号】G01C5/00GK203732034SQ201420038432
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年1月21日 优先权日:2014年1月21日
【发明者】路民旭, 王修云, 马洪霞, 许立宁 申请人:北京科技大学, 安科工程技术研究院（北京）有限公司