位移监测装置的制作方法

本发明涉及工程建筑领域，具体而言，涉及一种位移监测装置。

背景技术：

在工程施工领域中，为了确保施工安全，需要对相关的结构及区域进行稳定性监测，而位移监测往往是主要的监测内容。其中，监测位移的传感器种类较多，通常采用将位移信号转为电信号，但此种传感器存在需要电源供应而且易受到电磁干扰的现象。

现有技术中，通常采用光纤光栅传感器进行位移监测，而此种位移监测装置只能监测单一方向的位移，导致监测设备对待监测件的位移监测误差较大。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种位移监测装置，以解决现有技术中的位移监测装置不能进行双向位移监测的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种位移监测装置，包括：壳体，具有内腔；测量拉杆，测量拉杆的一端穿设在内腔中，测量拉杆的另一端由内腔中伸出；与解调仪连接的光纤光栅组件，光纤光栅组件设置在内腔中，光纤光栅组件由多个光纤光栅传感器构成，且各光纤光栅传感器均分别与测量拉杆和内腔的腔壁连接，当测量拉杆向内腔外伸出时，部分光纤光栅传感器被拉伸，测量拉杆向内腔中伸入时，另一部分光纤光栅传感器被拉伸。

进一步地，部分光纤光栅传感器的两端分别与内腔的下腔壁及测量拉杆连接，另一部分光纤光栅传感器的两端分别与所内腔的上腔壁及测量拉杆连接。

进一步地，光纤光栅传感器包括依次连接的弹簧、金属毛细管、光纤光栅固定端子，且光纤光栅传感器的靠近弹簧的一端与测量拉杆连接，光纤光栅传感器的靠近光纤光栅固定端子的一端与内腔的腔壁连接。

进一步地，位移监测装置还包括接线结构，通过接线结构将测量拉杆与待监测件连接。

进一步地，接线结构沿测量拉杆的长度方向可调节地设置，位移监测装置还包括紧线结构，接线结构通过紧线结构与测量拉杆锁定。

进一步地，测量拉杆具有切口，切口由测量拉杆的上端面向下延伸，接线结构包括连接件，连接件可滑动地设置在切口内并可相对于测量拉杆上下移动。

进一步地，接线结构还包括连接环，连接环可滑动地套设在测量拉杆的外侧壁，且连接件的两端均与连接环连接。

进一步地，紧线结构为多个螺母，测量拉杆的外侧壁上设置有螺纹，螺母与测量拉杆螺纹连接将连接环夹设在螺母之间以进行锁定。

进一步地，接线结构还包括连接线，连接线的第一端与连接件连接，连接线的第二端设置有接线环并与待监测件连接。

进一步地，位移监测装置还包括设置在内腔中的复位件，复位件抵接在内腔的腔壁与测量拉杆之间，以使测量拉杆始终具有向外伸出的运动趋势。

进一步地，测量拉杆包括拉杆本体及设置在拉杆本体下方的挡块，内腔的腔壁设置有用于止挡挡块的止挡件，沿测量拉杆的长度方向，止挡件和复位件分别位于挡块的两侧。

进一步地，内腔具有沿测量拉杆的伸出方向依次连通的标定腔和测量腔，光纤光栅传感器设置在测量腔内，复位件和挡块设置在标定腔内，且标定腔与测量腔通过止挡件分隔开。

进一步地，位移监测装置还包括标定件，壳体具有由其外壁连通至标定腔的第一标定孔，挡块具有第二标定孔，且第一标定孔和第二标定孔的延伸方向均垂直于测量拉杆的长度方向，当第一标定孔与第二标定孔同轴时，标定件依次穿过第一标定孔和第二标定孔对测量拉杆的初始位置进行标定。

应用本发明的技术方案，在本申请中，光纤光栅组件的各光纤光栅传感器均与测量拉杆和内腔的腔壁连接，在测量拉杆从内腔向外伸出或者向内腔伸入的过程中，始终有对应的光纤光栅传感器被拉伸，则该光纤光栅传感器上会产生相应的应变，解调仪通过应变值解调出测量拉杆的位移，从而实现通过光纤光栅传感器实时监测测量拉杆的位移的目的。这样，本申请中的位移监测装置能够实现对测量拉杆的实时位移监测，该位移指测量拉杆从内腔向外伸出或者向内腔伸入的位移，即本申请中的位移监测装置实现了对测量拉杆的双向移动量监测。与现有技术中只能通过光线光栅组件实现单向监测相比，提高了位移监测的精确度和准确度。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的位移监测装置的实施例的剖视图；以及

图2示出了图1中的接线结构的立体结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、壳体；11、第一标定孔；20、测量拉杆；21、拉杆本体；22、挡块；31、光纤光栅传感器；311、弹簧；312、金属毛细管；313、光纤光栅固定端子；314、温度补偿光栅；41、连接件；42、连接环；43、连接线；44、接线环；51、螺母；60、复位件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1示出了根据本发明的位移监测装置的实施例的剖视图。如图1所示，本实施例的位移监测装置包括壳体10、测量拉杆20及光纤光栅组件。其中，壳体10具有内腔。测量拉杆20的一端穿设在内腔中，测量拉杆20的另一端由内腔中伸出。光纤光栅组件与解调仪连接，且光纤光栅组件设置在内腔中，光纤光栅组件由多个光纤光栅传感器31构成，且各光纤光栅传感器31均分别与测量拉杆20和内腔的腔壁连接，当测量拉杆20向内腔外伸出时，部分光纤光栅传感器31被拉伸，测量拉杆20向内腔中伸入时，另一部分光纤光栅传感器31被拉伸。

应用本实施例的技术方案，在本实施例中，光纤光栅组件的各光纤光栅传感器31均与测量拉杆20和内腔的腔壁连接，在测量拉杆20从内腔向外伸出或者向内腔伸入的过程中，始终有对应的光纤光栅传感器31被拉伸，则该光纤光栅传感器31上会产生相应的应变，解调仪通过应变值解调出测量拉杆20的位移，从而实现通过光纤光栅传感器31实时监测测量拉杆20的位移的目的。这样，本实施例中的位移监测装置能够实现对测量拉杆20的实时位移监测，该位移指测量拉杆20从内腔向外伸出或者向内腔伸入的位移，即本实施例中的位移监测装置实现了对测量拉杆20的双向移动量监测。与现有技术中只能通过光线光栅组件实现单向监测相比，提高了位移监测的精确度和准确度。

如图1所示，在本实施例的位移监测装置中，部分光纤光栅传感器31的两端分别与内腔的下腔壁及测量拉杆20连接，另一部分光纤光栅传感器31的两端分别与所内腔的上腔壁及测量拉杆20连接。具体地，在用户使用位移监测装置对测量拉杆20的位移进行监测的过程中，当测量拉杆20向内腔外伸出时，与下腔壁连接的部分光纤光栅传感器31受到拉应力作用，其反射波长发生改变并产生一定的应变，用户能够通过解调仪解调出测量拉杆20的位移；当测量拉杆20向内腔中伸入时，与上腔壁连接的另一部分光纤光栅传感器31受到拉应力作用，其反射波长发生改变并产生一定的应变，用户能够通过解调仪解调出测量拉杆20的位移，从而实现位移监测装置对测量拉杆20的双向移动量监测。这样，上述连接使得光纤光栅传感组件设置在测量拉杆20的移动方向上，从而提高光纤光栅传感组件的测量精确度、准确度。此外，上述设置使得光纤光栅传感器31与壳体10的装配更加简便。

如图1所示，在本实施例的位移监测装置中，光纤光栅传感器31包括依次连接的弹簧311、金属毛细管312、光纤光栅固定端子313，且光纤光栅传感器31的靠近弹簧311的一端与测量拉杆20连接，光纤光栅传感器31的靠近光纤光栅固定端子313的一端与内腔的腔壁连接。具体地，金属毛细管312用于提高光纤光栅传感器31的灵敏度，从而提高光纤光栅传感器31的测量精确度。光纤光栅固定端子313与解调仪连接，从而监测光纤光栅固定端子313的应变量，进而监测与光纤光栅传感器31连接的测量拉杆20的位移。

如图1所示，在本实施例的位移监测装置中，光纤光栅传感器31还包括温度补偿光栅314，起到温度补偿的作用。

如图1所示，在本实施例的位移监测装置中，位移监测装置还包括接线结构，通过接线结构将测量拉杆20与待监测件连接。使得二者的连接距离可调，方便二者连接。这样，测量拉杆20与待监测件通过接线结构连接在一起，二者的运动具有同步性。具体地，当待监测件向上运动时，测量拉杆20向内腔外伸出，则与下腔壁连接的部分光纤光栅传感器31受到拉应力并产生应变，用户能够通过解调仪解调出测量拉杆20向上的位移，由于测量拉杆20的位移即为待监测件的位移，进而得出待监测件的向上位移量；当待监测件向下运动时，测量拉杆20向内腔伸入，则与上腔壁连接的部分光纤光栅传感器31受到拉应力并产生应变，用户能够通过解调仪解调出测量拉杆20向下的位移，由于测量拉杆20的位移即为待监测件的位移，进而得出待监测件的向下位移量。上述设置使得工作人员对待监测件的位移监测更加简便。

需要说明的是，在本实施例中，待监测件为桥梁施工时的现浇梁模板结构，通过接线结构将测量拉杆20与现浇梁模板连接，以便监测现浇梁施工时模板下沉的位移。

如图1所示，在本实施例的位移监测装置中，接线结构沿测量拉杆20的长度方向可调节地设置，位移监测装置还包括紧线结构，接线结构通过紧线结构与测量拉杆20锁定。这样，通过接线结构将测量拉杆20与现浇梁模板结构连接，且待二者连接至合适高度后通过紧线结构将接线结构与测量拉杆20锁定，从而使得测量拉杆20与现浇梁施工时下沉的位移一致。

图2示出了图1中的接线结构的立体结构示意图。如图1和图2所示，在本实施例的位移监测装置中，测量拉杆20具有切口，切口由测量拉杆20的上端面向下延伸，接线结构包括连接件41，连接件41可滑动地设置在切口内并可相对于测量拉杆20上下移动。优选地，连接件41为连接筋。具体地，先从测量拉杆20的上端面将连接筋装入切口内，之后，使用紧线结构在测量拉杆20的合适高度位置处将连接筋与测量拉杆20锁定，从而将连接筋与测量拉杆20装配在一起，测量拉杆20随着连接筋一起运动。这样，现浇梁模板操作连接筋沿测量拉杆20的轴向进行运动时，测量拉杆20也会随着连接筋及现浇梁模板一起运动。上述结构的结构简单，容易加工和装配。

如图1和图2所示，在本实施例的位移监测装置中，接线结构还包括连接环42，连接环42可滑动地套设在测量拉杆20的外侧壁，且连接件41的两端均与连接环42连接。具体地，在连接件41相对于测量拉杆20上下移动的过程中，连接环42相对于测量拉杆20进行滑动。设置连接环42能够方便紧线结构将测量拉杆20与接线结构锁定，这样，用户需要锁定接线结构只需对连接环42进行锁定、限位操作即可。上述设置使得用户对接线结构的操作更加简便，从而提高用户使用体验。

优选地，紧线结构为多个螺母51，测量拉杆20的外侧壁上设置有螺纹，螺母51与测量拉杆20螺纹连接将连接环42夹设在螺母51之间以进行锁定。如图1所示，在本实施例的位移监测装置中，紧线结构为两个螺母51，测量拉杆20的外侧壁上设置有螺纹，螺母51与测量拉杆20螺纹连接将连接环42夹设在两个螺母51之间以进行锁定。具体地，在连接件41相对于测量拉杆20上下移动的过程中，当测量拉杆20移动至合适高度后，用户对位于连接环42上端的螺母51和下端的螺母51进行旋拧操作，螺母51相对于测量拉杆20进行上下移动，从而将接线结构固定在测量拉杆20上，使得二者随着现浇梁模板一起运动。螺母51与测量拉杆20的螺纹连接较为简单，从而使得二者的装配更加容易。

需要说明的是，紧线结构的结构不限于此。可选地，紧线结构只要能够对连接环42起到限位止挡作用即可。

如图2所示，在本实施例的位移监测装置中，接线结构还包括连接线43，连接线43的第一端与连接件41连接，连接线43的第二端设置有接线环44并与现浇梁模板连接。具体地，接线环44的一端与现浇梁模板连接，另一端与连接线43的第二端连接，而连接线43的第一端与连接件41连接。当连接件41与测量拉杆20锁定连接后，实现了测量拉杆20与现浇梁模板的连接。上述结构的结构简单，容易装配。

如图1所示，在本实施例的位移监测装置中，位移监测装置还包括设置在内腔中的复位件60，复位件60抵接在内腔的腔壁与测量拉杆20之间，以使测量拉杆20始终具有向外伸出的运动趋势。在测量拉杆20随着现浇梁模板一起移动的过程中，复位件60向测量拉杆20施加弹性作用力，从而使得测量拉杆20相对于壳体10的运动更加平稳，减少位移监测装置的振动及噪声。

优选地，复位件60为弹簧。弹簧为常规件，降低了位移监测装置的加工成本。

如图1所示，在本实施例的位移监测装置中，测量拉杆20包括拉杆本体21及设置在拉杆本体21下方的挡块22，内腔的腔壁设置有用于止挡挡块22的止挡件，沿测量拉杆20的长度方向，止挡件和复位件60分别位于挡块22的两侧。这样，当测量拉杆20上升到预定位置后，挡块22与止挡件止挡配合，之后测量拉杆20不能再继续上升。一方面，上述设置能够防止测量拉杆20被从壳体10的内腔中拉出，导致位移监测装置被损坏；另一方面，上述设置限定了测量拉杆20的最大测量范围，从而保证用户在测量拉杆20的安全测量范围内进行测量。

如图1所示，在本实施例的位移监测装置中，内腔具有沿测量拉杆20的伸出方向依次连通的标定腔和测量腔，光纤光栅传感器31设置在测量腔内，复位件60和挡块22设置在标定腔内，且标定腔与测量腔通过止挡件分隔开。通常地，在用户使用位移监测装置进行现浇梁模板的位移监测过程时，为了使得测量更加准确，需要对位移监测装置进行标定(初始化)，此时，光纤光栅传感器31均处于自由伸长状态，没有产生应变，解调仪的测量值为零。复位件60带动挡块22进行上下移动，实现对位移监测装置为标定。

如图1所示，在本实施例的位移监测装置中，位移监测装置还包括标定件，壳体10具有由其外壁连通至标定腔的第一标定孔11，挡块22具有第二标定孔，且第一标定孔11和第二标定孔的延伸方向均垂直于测量拉杆20的长度方向，当第一标定孔11与第二标定孔同轴时，标定件依次穿过第一标定孔11和第二标定孔对测量拉杆20的初始位置进行标定。优选地，标定件为销轴。具体地，位移监测装置的安装及标定过程如下：

1.安装过程：在用户需要使用位移监测装置对现浇梁模板进行位移监测时，先将位移监测装置固定在地基上，通过接线结构将测量拉杆20与现浇梁模板连接在一起，之后，通过紧线结构将接线结构与测量拉杆20进行锁定。这样，完成了位移监测装置的安装。

2.标定过程：用户边调节接线结构相对于测量拉杆20的位置，边使用标定件检测第一标定孔与第二标定孔是否同轴，当第一标定孔与第二标定孔同轴时，标定件能够无阻碍的穿过第一标定孔和第二标定孔时，光纤光栅传感器31处于自由伸长状态，则完成对位移监测装置的标定。

之后，用户通过解调仪来监测现浇梁模板的位移变化即可，同时实现了对现浇梁模板的双向移动量监测。与现有技术中只能通过光线光栅组件实现单向监测相比，提高了位移监测的精确度和准确度。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

在本申请中，光纤光栅组件的各光纤光栅传感器均与测量拉杆和内腔的腔壁连接，在测量拉杆从内腔向外伸出或者向内腔伸入的过程中，始终有对应的光纤光栅传感器被拉伸，则该光纤光栅传感器上会产生相应的应变，解调仪通过应变值解调出测量拉杆的位移，从而实现通过光纤光栅传感器实时监测测量拉杆的位移的目的。这样，本申请中的位移监测装置能够实现对测量拉杆的实时位移监测，该位移指测量拉杆从内腔向外伸出或者向内腔伸入的位移，即本申请中的位移监测装置实现了对测量拉杆的双向移动量监测。与现有技术中只能通过光线光栅组件实现单向监测相比，提高了位移监测的精确度和准确度。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。