專利名稱：光纖光柵土壓力傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于光纖光柵傳感在建筑體、橋梁、滑坡等土壓力應(yīng)用領(lǐng) 域，確切講是光纖光柵土壓力傳感器。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的土壓力傳感器無(wú)法排除溫度影響，測(cè)量精度低，無(wú)法實(shí)現(xiàn)分 布式測(cè)量。而現(xiàn)有的光纖光柵土壓力傳感器將光柵粘貼于彈性板上，光柵 受力曲線不是線性而是一個(gè)拋物線，會(huì)導(dǎo)致光柵波長(zhǎng)的失真，而且將光柵 粘貼于彈性板上，等于在測(cè)量的時(shí)候增加了本體噪聲，影響了測(cè)量結(jié)果。
雖然在溫度補(bǔ)償上，現(xiàn)有的光纖光柵傳感器也是采用了粘貼于相同 材料的方法，這種方法無(wú)法避免因粘貼工藝和粘貼材料引起的誤差，也會(huì) 降低測(cè)量結(jié)果的真實(shí)性。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供了一種高靈敏度、高精度、抗電磁干擾、穩(wěn) 定性好的光纖光柵土壓力傳感器，以便能長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)滑坡體變形、路基沉降、 隧道頂部變形、橋梁變形。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，光纖光柵土壓力傳感器，其特征 是包括承壓盤、圓盤蓋和圓腔殼體構(gòu)成的殼體及測(cè)力光柵和溫度補(bǔ)償光 柵，承壓盤與圓腔殼體之間用螺紋連接，圓腔殼體與圓盤蓋用螺紋連接； 圓腔殼體底端對(duì)稱開(kāi)有兩個(gè)楔形盲孔，兩個(gè)固定柱楔入兩個(gè)楔形盲孔內(nèi)； 固定柱上部有固性?shī)A板和緩沖夾板，對(duì)稱的兩個(gè)固性?shī)A板固定在測(cè)力光柵 兩端，對(duì)稱的緩沖夾板固定在溫度補(bǔ)償光柵兩端，測(cè)力光柵和溫度補(bǔ)償光 柵串聯(lián)，測(cè)力光柵和溫度補(bǔ)償光柵串聯(lián)后兩端由光柵端口與輸入輸出光纖 連接。
所述的圓腔殼體底部有螺紋圓臺(tái)，承壓盤對(duì)應(yīng)圓腔殼體底部的螺紋圓 臺(tái)有螺紋圓腔，螺紋圓腔中心與承壓盤中心同心，螺紋圓腔外側(cè)有承壓盤 邊腔，承壓盤邊腔中心與承壓盤中心同心，承壓盤邊腔高度底于螺紋圓腔 高度。本實(shí)用新型有以下結(jié)構(gòu)特征
1、 端蓋與彈性殼體、彈性殼體與承壓盤直接為螺紋連接，端蓋與彈 性殼體連接處有密封膠，彈性殼體與承壓盤連接處有密封圈。
2、 固定柱與彈性殼體是楔形連接，而后用環(huán)氧膠固定。
3、 固定與固定柱螺紋連接。
4、 彈性殼體光纖引出孔有開(kāi)口螺栓。
5、 光纖引出后連接單芯光纜。
6、 光纖光柵懸浮是指將光纖兩端固定，將光柵部分懸浮。
7、 用做溫度補(bǔ)償?shù)墓馇肮鈻攀亲匀粦腋?，兩端未固定?br> 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)有1、測(cè)量靈敏度高，精度高，避免了因粘貼引
起的本體噪聲；2、將光纖光柵懸浮，保證了光柵的線性變化；3、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單、成本低，適合與產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)；4、彈性殼體兩側(cè)均有光纖引出孔，便 于串聯(lián)和組成傳感網(wǎng)絡(luò)；5、實(shí)現(xiàn)了溫度補(bǔ)償，同時(shí)可以測(cè)量環(huán)境溫度。

下面結(jié)合實(shí)施例附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。 圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1、承壓盤；2、承壓盤邊腔；3、螺紋圓腔；4、螺紋圓臺(tái)；5、 固定柱；6、圓腔殼體；7、光纖；8、溫度補(bǔ)償光柵；9、測(cè)力光柵；10、 光柵端口； 11、圓盤蓋；12、楔形盲孔；13、固性?shī)A板；14、緩沖夾板。
具體實(shí)施方式

如圖1所示，包括承壓盤1、圓盤蓋11和圓腔殼體6，承壓盤1與圓
腔殼體6之間用螺紋連接，圓腔殼體6與圓盤蓋11用螺紋連接；圓腔殼
體6底端對(duì)稱開(kāi)有兩個(gè)楔形盲孔12，兩個(gè)固定柱5楔入兩個(gè)楔形盲孔12 內(nèi)。固定柱5上部有固性?shī)A板13和緩沖夾板14，對(duì)稱的兩個(gè)固性?shī)A板13 用于固定測(cè)力光柵9兩端，對(duì)稱的緩沖夾板14用于固定溫度補(bǔ)償光柵8 兩端，測(cè)力光柵9和溫度補(bǔ)償光柵8串聯(lián)，測(cè)力光柵9和溫度補(bǔ)償光柵8 串聯(lián)后兩端由光柵端口 10與輸入輸出光纖7連接。
圓腔殼體6底部有螺紋圓臺(tái)4，承壓盤1對(duì)應(yīng)圓腔殼體6底部的螺紋 圓臺(tái)有螺紋圓腔3，螺紋圓腔3中心與承壓盤1中心同心，螺紋圓腔3外 側(cè)有承壓盤邊腔2，承壓盤邊腔2中心與承壓盤1中心同心，承壓盤邊腔2高度底于螺紋圓腔3高度。
本實(shí)用新型將土壓力轉(zhuǎn)換為承壓盤1薄板的撓曲變形，而后又通過(guò)承 壓盤1固定柱上固定的測(cè)力光柵9將薄板的撓曲變形轉(zhuǎn)換為光纖光柵的線 性變形。光纖光柵是一種在由光纖刻制而成的波長(zhǎng)選擇反射器，其背向反 射光中心波長(zhǎng)^與光柵周期A和纖芯折射率 ,有關(guān)，即 AB=2"e//A 公式(1)
FBG光纖光柵傳感的基本原理是，當(dāng)光柵周圍的溫度、應(yīng)變、應(yīng)力或 其它待測(cè)物理量發(fā)生變化時(shí)，將導(dǎo)致光柵周期或纖芯折射率的變化，從而 使光纖光柵的中心波長(zhǎng)產(chǎn)生位移A^，通過(guò)檢測(cè)光柵波長(zhǎng)的位移情況，即 可獲得待測(cè)物理量的變化情況。即
<formula>formula see original document page 5</formula>
式中&為應(yīng)變傳感靈敏度系數(shù)，^為光纖光柵溫度傳感靈敏度系數(shù)。 根據(jù)上述特性，首先使用光纖光柵解調(diào)儀測(cè)量出光纖光柵的波長(zhǎng)變
化，而后根據(jù)公式(2)即可得到土壓力與波長(zhǎng)變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系。溫度補(bǔ)
償要求補(bǔ)償光柵和受力光柵處在同一狀態(tài)，采用將補(bǔ)償光柵同樣懸浮，環(huán)
境和狀態(tài)相同，所以只需將測(cè)力光柵9和溫度補(bǔ)償光柵8的波長(zhǎng)值做減法 而后對(duì)應(yīng)公式(2)，即可得到真實(shí)土壓力的值。
與傳感器土壓力傳感器相比，采用光纖光柵做傳感材料，光纖光柵 具有它獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)體積小、重量輕、便于組成傳感網(wǎng)絡(luò)；抗電磁干擾、 耐腐蝕、穩(wěn)定性、重復(fù)性好；高靈敏度、高分辨率；測(cè)量信息以波長(zhǎng)編碼， 因而光纖光柵傳感器不受光源的光強(qiáng)波動(dòng)、光纖連接與耦合損耗、光波偏 振態(tài)變化等因素的影響，具較強(qiáng)的抗干擾能力；與現(xiàn)有的光纖光柵傳感器 相比，本專利將光纖光柵懸浮，確保其發(fā)生線性變形，同時(shí)，因?yàn)椴恍枰?粘貼，也就排除粘貼工藝和材料的影響。
權(quán)利要求1、光纖光柵土壓力傳感器，其特征是包括承壓盤(1)、圓盤蓋(11)和圓腔殼體(6)構(gòu)成的殼體及測(cè)力光柵(9)和溫度補(bǔ)償光柵(8)，承壓盤(1)與圓腔殼體(6)之間用螺紋連接，圓腔殼體(6)與圓盤蓋(11)用螺紋連接；圓腔殼體(6)底端對(duì)稱開(kāi)有兩個(gè)楔形盲孔(12)，兩個(gè)固定柱(5)楔入兩個(gè)楔形盲孔(12)內(nèi)；固定柱(5)上部有固性?shī)A板(13)和緩沖夾板(14)，對(duì)稱的兩個(gè)固性?shī)A板(13)固定在測(cè)力光柵(9)兩端，對(duì)稱的緩沖夾板(14)固定在溫度補(bǔ)償光柵(8)兩端，測(cè)力光柵(9)和溫度補(bǔ)償光柵(8)串聯(lián)，測(cè)力光柵(9)和溫度補(bǔ)償光柵(8)串聯(lián)后兩端由光柵端口(10)與輸入輸出光纖(7)連接。
2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的光纖光柵土壓力傳感器，其特征是所述 的圓腔殼體(6)底部有螺紋圓臺(tái)(4)，承壓盤(1)對(duì)應(yīng)圓腔殼體(6) 底部的螺紋圓臺(tái)有螺紋圓腔(3)，螺紋圓腔(3)中心與承壓盤(1)中心 同心，螺紋圓腔(3)外側(cè)有承壓盤邊腔(2)，承壓盤邊腔(2)中心與承 壓盤(1)中心同心，承壓盤邊腔(2)高度底于螺紋圓腔(3)高度。
專利摘要本實(shí)用新型屬于光纖光柵土壓力傳感器，其特征是承壓盤(1)與圓腔殼體(6)連接，圓腔殼體(6)與圓盤蓋(11)連接；圓腔殼體(6)底端有兩個(gè)楔形盲孔(12)，兩個(gè)固定柱(5)楔入兩個(gè)楔形盲孔(12)內(nèi)；固定柱(5)上有固性?shī)A板(13)和緩沖夾板(14)，固夾板(13)固定在測(cè)力光柵(9)兩端，緩沖夾板(14)固定在溫度補(bǔ)償光柵(8)兩端，測(cè)力光柵(9)和溫度補(bǔ)償光柵(8)串聯(lián)后兩端由光柵端口(10)與輸入輸出光纖(7)連接。它靈敏度高、抗電磁干擾、穩(wěn)定性好，可以長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)滑坡體變形、路基沉降、隧道頂部變形、橋梁變形。
文檔編號(hào)G01B11/16GK201322662SQ20082022264
公開(kāi)日2009年10月7日 申請(qǐng)日期2008年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月26日
發(fā)明者異 孫, 俊 李, 寧 李, 胡志新, 陳朋超, 馬云賓 申請(qǐng)人:長(zhǎng)安大學(xué)