检测阀门螺纹连接处应变的光纤光栅传感系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种检测阀门螺纹连接处应变的光纤光栅传感系统，其特征在于，包括传感器部分和解调仪部分；所述传感器部分包括至少三个光纤光栅传感器，其中第一光纤光栅传感器粘贴方向与螺栓轴向平行，第二光纤光栅传感器粘贴方向与螺栓轴向垂直，第三光纤光栅传感器缠绕于螺纹的圆弧面上；所述解调仪部分包括光开关、光纤环形器、光源和FBGA波长解调仪模块。本实用新型专利技术提供的检测阀门螺纹连接处应变的光纤光栅传感系统，解决了传统电阻应变片无法测量的场景，利用光纤光栅的柔软可弯折特性，将光纤光栅直接缠绕在螺纹连接处，实现了圆弧形表面应力的测量应用。

【技术实现步骤摘要】
检测阀门螺纹连接处应变的光纤光栅传感系统
本技术涉及应变测量领域，特别涉及一种检测阀门螺纹连接处应变的光纤光栅传感系统。
技术介绍
传统阀门结构件的测试方法分为两步，第一步是静态测试，第二步是动态测试，静态测试主要采用电阻应变片来测量螺纹旋转时的应变，动态测试主要采用振动传感器来测量阀门在振动情况下的频率分布以此来推算出整个结构件的应力分布。该方式是不能直接用来测量阀门螺纹连接处的应力的，只能大致估算出此次的应变情况，而阀门最容易断裂的地方也就是螺纹连接处，故传统的应变片或振动传感器都不能直接测量此处的应变，为了解决上述问题，提出了利用光纤光栅测量技术来测量螺纹连接处的应变。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种检测阀门螺纹连接处应变的光纤光栅传感系统，以解决现有的测量方法均无法直接测量阀门螺纹处应力的问题。为了解决上述技术问题，本技术的技术方案是：提供一种检测阀门螺纹连接处应变的光纤光栅传感系统，包括传感器部分和解调仪部分；所述传感器部分包括至少三个光纤光栅传感器，其中第一光纤光栅传感器粘贴方向与螺栓轴向平行，第二光纤光栅传感器粘贴方向与螺栓轴向垂直，第三光纤光栅传感器缠绕于螺纹的圆弧面上；所述解调仪部分包括光开关、光纤环形器、光源和FBGA波长解调仪模块；所述光纤光栅传感器均通过FC/APC接口与解调仪部分连接；所述光源与光纤环形器的第一端口连接，各光纤光栅传感器通过光开关与光纤环形器的第二端口连接，所述FBGA波长解调仪模块与光纤环形器的第三端口连接；所述光源输出的光从第一端口进入光纤环形器，并从第二端口输出，到达所述光纤光栅传感器，符合光栅中心波长的光经所述光纤光栅传感器反射后，重新从第二端口返回光纤传感器，从第三端口输出，进入所述FBGA波长解调仪模块进行波长和功率测量。进一步地，所述光纤光栅传感器的表面涂覆有聚酰亚胺。进一步地，所述光开关为1×4光开关。进一步地，所述光源为ASE宽带光源。进一步地，所述ASE宽带光源为1525nm-1605nm的宽带光源。进一步地，所述FBGA波长解调模块的波长解调范围为1525nm-1605nm。本技术提供的检测阀门螺纹连接处应变的光纤光栅传感系统，解决了传统电阻应变片无法测量的场景，利用光纤光栅的柔软可弯折特性，将光纤光栅直接缠绕在螺纹连接处，实现了圆弧形表面应力的测量应用。附图说明下面结合附图对技术作进一步说明：图1为本技术实施例提供的检测阀门螺纹连接处应变的光纤光栅传感系统示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本技术提出的检测阀门螺纹连接处应变的光纤光栅传感系统作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本技术实施例的目的。本技术提供一种检测阀门螺纹连接处应变的光纤光栅传感系统，包括传感器部分和解调仪部分；所述传感器部分包括至少三个光纤光栅传感器，其中第一光纤光栅传感器粘贴方向与螺栓轴向平行，第二光纤光栅传感器粘贴方向与螺栓轴向垂直，第三光纤光栅传感器缠绕于螺纹的圆弧面上；所述解调仪部分包括光开关、光纤环形器、光源和FBGA波长解调仪模块；所述光纤光栅传感器均通过FC/APC接口与解调仪部分连接；所述光源与光纤环形器的第一端口连接，各光纤光栅传感器通过光开关与光纤环形器的第二端口连接，所述FBGA波长解调仪模块与光纤环形器的第三端口连接；所述光源输出的光从第一端口进入光纤环形器，并从第二端口输出，到达所述光纤光栅传感器，符合光栅中心波长的光经所述光纤光栅传感器反射后，重新从第二端口返回光纤传感器，从第三端口输出，进入所述FBGA波长解调仪模块进行波长和功率测量。图1为本技术实施例提供的检测阀门螺纹连接处应变的光纤光栅传感系统示意图。如图1所示，本实施例提供的一种检测阀门螺纹连接处应变的光纤光栅传感系统，由粘贴于被测物体表面的光纤光栅传感器部分和光纤光栅解调仪部分组成；光纤光栅传感器部分包括3个聚酰亚胺涂覆的光纤光栅传感器；光纤光栅解调仪部分由BaySpec公司的FPGA波长解调模块、1×4光开关、光环形器、ASE光源，四个FC/APC接口组成；其中，所述的光纤光栅传感部分，图中1该光纤传感器粘贴方向与Y轴平行，这样就可以测量出Y方向的应变，图中2该光纤光栅传感器粘贴方向与X轴平行，方便测量出X方向上的应变，图中3该光纤光栅传感器缠绕在圆弧面上，用于测量静态时候的旋转力。光纤光栅解调部分由ASE光源、光环行器、1×4光开关、四个FC/APC接口、FBGA光纤光栅波长解调模块组成，其基本工作原理：ASE光源提供波长为1525～1605nm的宽带光源，光功率为25mW，配备风扇，宽带光源发出的宽带光通过光纤线经由三端口光环形器进入1×4光开关中。宽带光经过光纤光栅传感器后，只有满足反射条件的相应波长被反射，其余波段的光则透过光栅传播。因此，反射光谱只是带宽很窄的一束光。反射光通过光纤线经由三端口环形器C后进入FBGA模块，FBGA模块将反射的窄带光转化为携带相应光谱信息的电信号；计算机通过USB接口连接FBGA模块，计算机中的软件通过调用FBGA模块提供的两个动态连接库文件(_USB20BSDevOpDLL.dll，Sense2020Dll.dll)来实现对FBGA模块数据的读取和处理。显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变形而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.检测阀门螺纹连接处应变的光纤光栅传感系统，其特征在于，包括传感器部分和解调仪部分；所述传感器部分包括至少三个光纤光栅传感器，其中第一光纤光栅传感器粘贴方向与螺栓轴向平行，第二光纤光栅传感器粘贴方向与螺栓轴向垂直，第三光纤光栅传感器缠绕于螺纹的圆弧面上；所述解调仪部分包括光开关、光纤环形器、光源和FBGA波长解调仪模块；所述光纤光栅传感器均通过FC/APC接口与解调仪部分连接；所述光源与光纤环形器的第一端口连接，各光纤光栅传感器通过光开关与光纤环形器的第二端口连接，所述FBGA波长解调仪模块与光纤环形器的第三端口连接；所述光源输出的光从第一端口进入光纤环形器，并从第二端口输出，到达光纤光栅传感器，符合光栅中心波长的光经所述光纤光栅传感器反射后，重新从第二端口返回光纤传感器，从第三端口输出，进入所述FBGA波长解调仪模块进行波长和功率测量。

【技术特征摘要】
1.检测阀门螺纹连接处应变的光纤光栅传感系统，其特征在于，包括传感器部分和解调仪部分；所述传感器部分包括至少三个光纤光栅传感器，其中第一光纤光栅传感器粘贴方向与螺栓轴向平行，第二光纤光栅传感器粘贴方向与螺栓轴向垂直，第三光纤光栅传感器缠绕于螺纹的圆弧面上；所述解调仪部分包括光开关、光纤环形器、光源和FBGA波长解调仪模块；所述光纤光栅传感器均通过FC/APC接口与解调仪部分连接；所述光源与光纤环形器的第一端口连接，各光纤光栅传感器通过光开关与光纤环形器的第二端口连接，所述FBGA波长解调仪模块与光纤环形器的第三端口连接；所述光源输出的光从第一端口进入光纤环形器，并从第二端口输出，到达光纤光栅传感器，符合光栅中心波长的光经所述光纤光栅传感器反射后，重新从第二端口返回光...

【专利技术属性】
技术研发人员：林名润，闫大鹏，刘秀芳，杜明俊，
申请(专利权)人：上海航天设备制造总厂有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31