專利名稱：光纖光柵或光纖應(yīng)變傳感頭及其應(yīng)變測量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及傳感技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種光纖光柵或光纖應(yīng)變傳感頭，以及一種包含該光纖光柵或光纖應(yīng)變傳感頭的應(yīng)變測量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的應(yīng)變儀主要是基于壓電或電阻式，振動等原理，容易受電磁干擾，而且存在比較嚴(yán)重的零漂，不易實現(xiàn)分布式測量。近年來，光纖式傳感器或者說光纖應(yīng)變傳感器得到了較大的發(fā)展。光纖式傳感器具有以下優(yōu)點1.免受電磁干擾；2.結(jié)構(gòu)小，易埋入被測物體內(nèi)；3.穩(wěn)定性好。因此在結(jié)構(gòu)工程的應(yīng)用上，光纖式傳感器取代傳統(tǒng)的電阻應(yīng)變式傳感器是技術(shù)發(fā)展的趨勢。但是，現(xiàn)有技術(shù)中的光纖式傳感器或者說應(yīng)變測量系統(tǒng)，由于其光纖應(yīng)變傳感頭的設(shè)計結(jié)構(gòu)的限制，例如貼片式光纖應(yīng)變傳感頭等，在某些復(fù)雜場合的實際使用中存在著安裝不便的技術(shù)缺陷?，F(xiàn)有技術(shù)中的光纖應(yīng)變傳感頭一般包括上、下橫擋，中間是反映受力變形的支架，支架的敏感部位粘貼有光纖。
實用新型內(nèi)容本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，提供一種設(shè)計結(jié)構(gòu)合理，便于安裝，能夠適用于多種復(fù)雜結(jié)構(gòu)工程應(yīng)變監(jiān)測的光纖光柵或光纖應(yīng)變傳感頭。本實用新型還提供一種包含該光纖光柵或光纖應(yīng)變傳感頭的應(yīng)變測量系統(tǒng)。
本實用新型的技術(shù)方案如下光纖光柵或光纖應(yīng)變傳感頭，包括支架，以及光纖或光纖光柵，其特征在于所述支架為帶有橫折部和豎折部的折彎形結(jié)構(gòu)，所述光纖光柵或光纖粘貼在所述豎折部的外表面上或內(nèi)表面上。
所述支架的端部設(shè)置有橫擋。
所述橫擋上設(shè)置有安裝螺孔。
所述折彎形結(jié)構(gòu)呈凸形，即具有一個上橫折部和一個下橫折部，以及一個順連該兩個橫折部的豎折部。
所述上橫折部和下橫折部均基本平行于所述橫擋，所述豎折部基本垂直于所述橫折部。
所述支架上附設(shè)有殼體。
一種應(yīng)變測量系統(tǒng)，包括傳感頭，其特征在于所述傳感頭為上述光纖光柵或光纖應(yīng)變傳感頭。
本實用新型的技術(shù)效果如下由于本實用新型光纖光柵或光纖應(yīng)變傳感頭，通過將光纖或光纖光柵粘貼在該支架的豎折部外表面上或豎折部內(nèi)表面上，有利于真實反映工程結(jié)構(gòu)或被測物體的受力狀況或相應(yīng)的應(yīng)變位移量，從而實現(xiàn)精準(zhǔn)測量或精準(zhǔn)監(jiān)測。
由于折彎形結(jié)構(gòu)呈凸形，即具有一個上橫折部和一個下橫折部，以及一個順連該兩個橫折部的豎折部，這樣，將光纖或光纖光柵粘貼在該豎折部的內(nèi)表面或外表面，簡單方便，而且該凸形形狀便于應(yīng)變模型的設(shè)計。
由于上橫折部和下橫折部均基本平行于橫擋，豎折部基本垂直于橫折部，這樣有利于設(shè)計和批量生產(chǎn)，從而保證質(zhì)量穩(wěn)定可靠。
由于橫擋上設(shè)置有安裝螺孔，這樣既可以將兩端橫擋焊接在鋼結(jié)構(gòu)的表面，也可以通過橫端上的安裝孔用螺絲安裝在鋼結(jié)構(gòu)或混凝土表面。
由于本實用新型一種應(yīng)變測量系統(tǒng)，采用了上述光纖光柵或光纖應(yīng)變傳感頭，這就使得該應(yīng)變測量系統(tǒng)也同樣能獲得相應(yīng)的上述有益的技術(shù)效果。


圖1為本實用新型光纖光柵或光纖應(yīng)變傳感頭的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為光纖光柵或光纖應(yīng)變傳感頭第二種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為光纖光柵或光纖應(yīng)變傳感頭第三種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為光纖光柵或光纖應(yīng)變傳感頭第四種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為光纖光柵或光纖應(yīng)變傳感頭第五種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中標(biāo)記列示如下1-支架；2-光纖；3-上橫擋；4-下橫擋；5-安裝螺孔；6-折彎形結(jié)構(gòu)；7-上橫折部；8-下橫折部；9-豎折部；10-殼體；11-豎折部外表面；12-豎折部內(nèi)表面；13-光纖或光纖光柵。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的詳細(xì)說明。
本實用新型的技術(shù)構(gòu)思在于提供一種利用光纖或光纖光柵進行應(yīng)變傳感的傳感頭，該傳感頭基本上具有特點如下1.有一個凸型支架，支架的一面粘貼光纖或光纖光柵。2.支架的兩端可以安裝或焊接在被測物體上以監(jiān)測應(yīng)力、位移等變化。3.一外殼，用以保護、并導(dǎo)引兩端的滑桿。
一般說來，這種傳感頭的工作方式如下光纖或光纖光柵粘于凸型支架的中央凸起的位置，兩端固定在被測物體上，傳感頭的兩端的橫擋的目的在于當(dāng)傳感頭埋入混凝土或其它形式的建筑物中的時候，當(dāng)物體由于某種原因有一定變形后，拉動橫擋，從而使傳感頭引起變體，也可以將兩端橫擋焊接在鋼結(jié)構(gòu)的表面，或通過橫端上的安裝孔用螺絲安裝在鋼結(jié)構(gòu)或混凝土表面。光纖或光纖光柵被拉到后，其反射的波長也隨著作相應(yīng)的變化，通過監(jiān)測反射波長的變化可以推知被測物體的相應(yīng)的應(yīng)變量或位移量。
如圖1所示，本實用新型光纖應(yīng)變傳感頭，包括上橫擋3、下橫擋4和介于該兩個橫擋之間的支架1，以及光纖13，支架1為折彎形結(jié)構(gòu)6，光纖13粘貼在該折彎形結(jié)構(gòu)6的豎折部內(nèi)表面12上，顯然也可以粘貼在豎折部外表面11上。由于本實用新型光纖應(yīng)變傳感頭，因折彎形構(gòu)造排除了其受力失穩(wěn)的狀況出現(xiàn)，通過將光纖光柵或光纖粘貼在該折彎形結(jié)構(gòu)的豎折部外表面上或豎折部內(nèi)表面上，有利于真實反映工程結(jié)構(gòu)或被測物體的受力狀況或相應(yīng)的應(yīng)變位移量，從而實現(xiàn)精準(zhǔn)測量或精準(zhǔn)監(jiān)測。另外，在支架1的外圍設(shè)置有殼體10，該殼體10起保護作用。
如圖2所示，圖2示出了光纖13與應(yīng)變計傳感頭主體的關(guān)系，光纖光柵或光纖可以粘貼在豎折部內(nèi)表面12，也可以粘貼在豎折部外表面11。光纖光柵或光纖通過粘合劑粘在傳感頭的表面。當(dāng)傳感頭的兩端受到拉力變形時，會引起所粘貼的光纖或光纖光柵變形，探測光纖或光纖光柵的波長的變化，就可以知道變形量的大小。
如圖3所示，圖3示出了傳感頭主體的形狀構(gòu)造，包括上橫擋3、下橫擋4和介于該兩個橫擋之間的支架1，支架1為折彎形結(jié)構(gòu)6，呈凸形，即具有一個上橫折部7和一個下橫折部8，以及一個順連該兩個橫折部的豎折部9，這樣，將光纖光柵或光纖粘貼在該豎折部9的表面，簡單方便，而且該凸形形狀便于應(yīng)變模型的設(shè)計。上橫折部和下橫折部均基本平行于橫擋，豎折部基本垂直于橫折部，這樣有利于設(shè)計和批量生產(chǎn)，從而保證質(zhì)量穩(wěn)定可靠。
如圖4所示，傳感頭兩端橫擋的目的在于當(dāng)傳感頭埋入混凝土或其它形式的建筑物中的時候，當(dāng)物體由于某種原因有一定變形后，拉動橫擋，從而使傳感頭引起變體，也可以將兩端橫擋焊接在鋼結(jié)構(gòu)的表面，或通過橫擋上的安裝孔用螺絲安裝在鋼結(jié)構(gòu)或混凝土表面。圖4示出了傳感頭的一個變種，只具有一個橫折部和一個豎折部。
圖5示出了傳感頭的一個變種，在兩端桿處設(shè)計一個細(xì)腰，成為一個變形區(qū)域。調(diào)節(jié)H、L、m、a的尺寸，可以改變感應(yīng)光柵同被測物體變形的比例。當(dāng)然，對于其他圖示的光纖光柵或光纖應(yīng)變傳感頭，調(diào)節(jié)H、L、m、a的尺寸，也同樣可以改變感應(yīng)光柵同被測物體變形的比例，有利于精確測量。
對于本實用新型一種應(yīng)變測量系統(tǒng)而言，采用了上述光纖光柵或光纖應(yīng)變傳感頭，這就使得該應(yīng)變測量系統(tǒng)也同樣能獲得相應(yīng)的上述有益的技術(shù)效果。從具體實施方式
來說，其他方面并沒有發(fā)生技術(shù)上的變化。
以上所述，僅為本實用新型的優(yōu)選實施方式。應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，依據(jù)本實用新型同樣的發(fā)明創(chuàng)造原理，還可以做出許多變型和改進，但是這些均落入本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.光纖光柵或光纖應(yīng)變傳感頭，包括支架，以及光纖或光纖光柵，其特征在于所述支架為帶有橫折部和豎折部的折彎形結(jié)構(gòu)，所述光纖光柵或光纖粘貼在所述豎折部的外表面上或內(nèi)表面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖光柵或光纖應(yīng)變傳感頭，其特征在于所述支架的端部設(shè)置有橫擋。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖光柵或光纖應(yīng)變傳感頭，其特征在于所述橫擋上設(shè)置有安裝螺孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光纖光柵或光纖應(yīng)變傳感頭，其特征在于所述折彎形結(jié)構(gòu)呈凸形，即具有一個上橫折部和一個下橫折部，以及一個順連該兩個橫折部的豎折部。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光纖光柵或光纖應(yīng)變傳感頭，其特征在于所述上橫折部和下橫折部均基本平行于所述橫擋，所述豎折部基本垂直于所述橫折部。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光纖光柵或光纖應(yīng)變傳感頭，其特征在于所述支架上附設(shè)有殼體。
7.一種應(yīng)變測量系統(tǒng)，包括傳感頭，其特征在于所述傳感頭為權(quán)利要求1-6之一所述的光纖光柵或光纖應(yīng)變傳感頭。
專利摘要本實用新型提供一種設(shè)計結(jié)構(gòu)合理，便于安裝，能夠適用于多種復(fù)雜結(jié)構(gòu)工程應(yīng)變監(jiān)測的光纖光柵或光纖應(yīng)變傳感頭，包括支架，以及光纖或光纖光柵，其特征在于所述支架為帶有橫折部和豎折部的折彎形結(jié)構(gòu)，所述光纖光柵或光纖粘貼在所述豎折部的外表面上或內(nèi)表面上。本實用新型還提供一種包含上述光纖應(yīng)變傳感頭的應(yīng)變測量系統(tǒng)。
文檔編號G01M11/08GK2720406SQ20042000925
公開日2005年8月24日 申請日期2004年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月16日
發(fā)明者劉海濤, 張思宇, 徐志宏 申請人:北京嘉潤森盛光纖傳感科技有限公司