CN105004378A - 用于海洋工程的具有测温功能的光纤光栅位移传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于海洋工程的具有测温功能的光纤光栅位移传感器，包括外壳，在外壳内设有与其纵向中心线平行的两根导轨，在两根导轨上安装有斜坡滑块，在斜坡滑块的斜坡面上方设有与其吻合的接触片，接触片固定在与导轨平行的等强度梁的前端，等强度梁的后端固定在外壳内；在等强度梁的下表面上安装有一支光纤光栅应变传感器，在外壳内设置有一光纤光栅温度传感器，光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器采用一根光纤连接，在光纤的两端各设有一光纤接头；在斜坡滑块的前端固接有一连接杆。本发明能够实现温度和位移的同步测量，测量信号稳定性可靠，能够实现测量信号的长距离传输，能够适用海洋环境，经久耐用。

Description

用于海洋工程的具有测温功能的光纤光栅位移传感器

技术领域

本发明涉及一种位移测量装置，特别涉及一种用于海洋工程的具有测温功能的光纤光栅位移传感器。

背景技术

海洋工程服役于恶劣海洋环境中，钢材在海水环境中极易发生锈蚀破坏,普通电类、振弦式位移传感器在海水环境中存活率较低、耐久性差，多发生因海水侵入造成短路破坏以及零部件锈蚀的耐久性破坏，并且电类位移传感器易受电磁干扰，测量信号稳定性差。同时，传统位移传感器中的弹簧式伸缩装置易受弹簧老化问题的影响，造成复位困难，影响测试结果，而且弹簧式伸缩装置易发生因人为过度拉伸造成的传感器损坏。再者，目前的位移传感器一般不具备位移与环境温度同步测量的能力，而且，电类位移传感器在长距离传送信号过程中会存在信号严重损耗的情况，难以实现信号的长距离传输。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种可实现信号长距离传输的用于海洋工程的具有测温功能的光纤光栅位移传感器。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种用于海洋工程的具有测温功能的光纤光栅位移传感器，包括外壳，在所述外壳内设有一个前部支撑块和一个后部支撑块，在所述前部支撑块和所述后部支撑块之间设有与它们固接的两根导轨，所述导轨与所述外壳的纵向中心线平行；在两根所述导轨上安装有斜坡滑块，在所述斜坡滑块的斜坡面上方设有与其吻合的接触片，所述接触片固定在等强度梁的前端，所述等强度梁与所述导轨平行，所述等强度梁的后端固定在所述后部支撑块上；在所述等强度梁的下表面上安装有一支光纤光栅应变传感器，在所述外壳内设置有一光纤光栅温度传感器，所述光纤光栅应变传感器和所述光纤光栅温度传感器采用一根光纤连接，在所述光纤的两端各设有一光纤接头，所述光纤接头的外接端延伸在所述外壳的后端之外；在所述斜坡滑块的前端固接有一连接杆，所述连接杆与所述导轨平行，所述连接杆的前端穿越所述前部支撑块并延伸至所述外壳的前端之外；使用时，被测物通过所述连接杆带动所述斜坡滑块沿所述导轨前后平移，所述斜坡滑块通过其斜坡面带动所述接触片上下移动，所述接触片驱动所述等强度梁产生弯曲变形，所述光纤光栅应变传感器感知等强度梁的弯曲应变并将弯曲应变信号通过所述光纤接头输出；所述光纤光栅温度传感器获取环境温度信号并通过所述光纤接头输出；所述外壳、所述等强度梁、所述接触片、所述连接杆、所述斜坡滑块、所述导轨、所述前部支撑块和所述后部支撑块均是由不锈钢材质制成的。

在所述连接杆的前端安装有万向节，所述万向节是由不锈钢材质制成的，使用时，被测物通过所述万向节作用在所述连接杆上。

所述光纤光栅温度传感器连接在所述等强度梁的上表面上。

所述光纤接头为FC光纤接头。

本发明具有的优点和积极效果是：采用光纤布拉格光栅传感的原理，利用斜坡滑块移动引起等强度梁的弯曲应变，通过等强度梁的弯曲应变来测量滑块的位移量，可实现信号的长距离传输；采用光纤光栅温度传感器进行环境温度测量，以方便对光纤光栅应变传感器进行温度补偿，加强了传感器部件的利用率，提高了传动机构的可靠性，简化了整体结构，又实现了温度和位移的同步测量；采用在海水环境中不会发生锈蚀的零部件，能够避免因海水侵入造成短路破坏以及零部件锈蚀的耐久性破坏，并且采用光纤光栅传感原理，不存在电磁干扰的问题，测量信号稳定性可靠；采用斜面驱动结构，工作性能稳定可靠，使用寿命长，复位容易。综上所述，本发明为海洋工程结构的位移测量提供了高效可靠的工具，将其应用于沿海港口码头等海洋工程结构的位移和环境温度的同步测量，将大大提高测量效率和精度，减少测试成本。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1的侧视图。

图中：1、FC光纤接头，2、外壳，3、光纤光栅温度传感器，4、光纤光栅应变传感器，5、等强度梁，6、接触片，7、连接杆，8、万向节，9、斜坡滑块，10、导轨，11-1、前部支撑块，11-2、后部支撑块。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参见图1～图3，一种用于海洋工程的具有测温功能的光纤光栅位移传感器，包括外壳2，在所述外壳2内设有一个前部支撑块11-2和一个后部支撑块11-1，在所述前部支撑块11-2和所述后部支撑块11-1之间设有与它们固接的两根导轨10，所述导轨10与所述外壳2的纵向中心线平行；在两根所述导轨10上安装有斜坡滑块9，在所述斜坡滑块9的斜坡面上方设有与其吻合的接触片6，所述接触片6固定在等强度梁5的前端，所述接触片6与所述斜坡滑块9的斜坡面始终保持稳定可靠的面接触。所述等强度梁5与所述导轨10平行，所述等强度梁5的后端固定在所述后部支撑块11-1上，形成悬臂结构。

在所述等强度梁5的下表面上安装有一支光纤光栅应变传感器4，在所述外壳2内设置有一光纤光栅温度传感器3，所述光纤光栅应变传感器4和所述光纤光栅温度传感器3采用一根光纤连接，在所述光纤的两端各设有一光纤接头1，所述光纤接头1的外接端延伸在所述外壳2的后端之外。

在所述斜坡滑块9的前端固接有一连接杆7，所述连接杆7与所述导轨10平行，所述连接杆7的前端穿越所述前部支撑块11-2并延伸至所述外壳2的前端之外。前部支撑块11-2对连接杆7起到支撑作用。

使用时，被测物的位移通过所述连接杆7带动所述斜坡滑块9沿所述导轨10前后平移，所述斜坡滑块9通过其斜坡面带动所述接触片6上下移动，所述接触片6驱动所述等强度梁5产生弯曲变形，所述光纤光栅应变传感器4感知等强度梁的弯曲应变并将弯曲应变信号通过所述光纤接头1输出；所述光纤光栅温度传感器3获取环境温度信号并通过所述光纤接头1输出。

后续，光纤光栅解调器接收到弯曲应变信号和环境温度信号后，根据弯曲应变信号计算出被测物的位移，并根据对应的环境温度对计算位移作出温度补偿，获得被测物的真实位移。

所述外壳2、所述等强度梁5、所述接触片6、所述连接杆7、所述斜坡滑块9、所述导轨10、所述前部支撑块11-2和所述后部支撑块11-1均是由不锈钢材质制成的。以适用于海洋环境。

在本实施例中，为了方便上述位移传感器不同角度的安装，在所述连接杆7的前端安装有万向节8，所述万向节8是由不锈钢材质制成的，使用时，被测物通过所述万向节作用在所述连接杆7上。为了稳定所述光纤光栅温度传感器3，在保证所述光纤光栅温度传感器3处于非约束状态以满足其使用要求的前提下，将所述光纤光栅温度传感器3连接在所述等强度梁5的上表面上。所述光纤接头1采用FC光纤接头。

Claims (4)

1.一种用于海洋工程的具有测温功能的光纤光栅位移传感器，包括外壳，其特征在于，在所述外壳内设有一个前部支撑块和一个后部支撑块，在所述前部支撑块和所述后部支撑块之间设有与它们固接的两根导轨，所述导轨与所述外壳的纵向中心线平行；在两根所述导轨上安装有斜坡滑块，在所述斜坡滑块的斜坡面上方设有与其吻合的接触片，所述接触片固定在等强度梁的前端，所述等强度梁与所述导轨平行，所述等强度梁的后端固定在所述后部支撑块上；在所述等强度梁的下表面上安装有一支光纤光栅应变传感器，在所述外壳内设置有一光纤光栅温度传感器，所述光纤光栅应变传感器和所述光纤光栅温度传感器采用一根光纤连接，在所述光纤的两端各设有一光纤接头，所述光纤接头的外接端延伸在所述外壳的后端之外；在所述斜坡滑块的前端固接有一连接杆，所述连接杆与所述导轨平行，所述连接杆的前端穿越所述前部支撑块并延伸至所述外壳的前端之外；

使用时，被测物通过所述连接杆带动所述斜坡滑块沿所述导轨前后平移，所述斜坡滑块通过其斜坡面带动所述接触片上下移动，所述接触片驱动所述等强度梁产生弯曲变形，所述光纤光栅应变传感器感知等强度梁的弯曲应变并将弯曲应变信号通过所述光纤接头输出；所述光纤光栅温度传感器获取环境温度信号并通过所述光纤接头输出；

所述外壳、所述等强度梁、所述接触片、所述连接杆、所述斜坡滑块、所述导轨、所述前部支撑块和所述后部支撑块均是由不锈钢材质制成的。

2.根据权利要求1所述用于海洋工程的具有测温功能的光纤光栅位移传感器，其特征在于，在所述连接杆的前端安装有万向节，所述万向节是由不锈钢材质制成的，使用时，被测物通过所述万向节作用在所述连接杆上。

3.根据权利要求1所述用于海洋工程的具有测温功能的光纤光栅位移传感器，其特征在于，所述光纤光栅温度传感器连接在所述等强度梁的上表面上。

4.根据权利要求1所述用于海洋工程的具有测温功能的光纤光栅位移传感器，其特征在于，所述光纤接头为FC光纤接头。