一种光纤光栅文物称重式防盗报警传感器制造技术

一种光纤光栅文物称重式防盗报警传感器，包括四块压块、四块圆柱垫块、两个LC光纤法兰接口、与外壳体连接的底板及四根粘贴有光纤光栅的传感悬臂梁，四根传感悬臂梁的自由端分别分布在底板的四个边角处且分别与四块圆柱垫块连接，四根传感悬臂梁的固定端均位于底板的中心边缘且分别与四块位于其固定端上方的压块及底板连接，底板设有四个供圆柱垫块上下滑动的通孔，四根传感悬臂梁上的光纤光栅依次串接，串接后的光纤光栅两端分别与两个LC光纤法兰接口连接。本发明专利技术不但能够实现重要文物的称重、展示及在线监控防盗报警，而且还具有本质安全、抗电磁干扰、可实现大规模组网、成本低，测量精度高、量程大、体积小、易于装配的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤光栅文物称重式防盗报警传感器
：本专利技术涉及传感器
，具体讲是一种不但能够实现重要文物的称重、展示及在线监控防盗报警，而且还具有本质安全、抗电磁干扰、可实现大规模组网、成本低，测量精度高、量程大、体积小、易于装配等特点的光纤光栅文物称重式防盗报警传感器。
技术介绍
：文物是见证一个民族的历史、成就和文化生活的物质遗存，蕴含着和体现着中华民族在形成和发展过程中凝结起来的人文素质。所有文物都具有不可再生性，其遗留数量的特殊性决定了展品的自身价值不可限量，所以保护文物具有众多极高意义。因为文物具有极高价值，导致它的极高经济价值。因此其也成为盗贼们把攫取珍宝作为他们行窃的首要目标。文物被盗，大多与保护措施存在漏洞有关，而且博物馆的安防需求有别于其它领域，如何针对文物安防的具体需求，制订切实有效的安防报警体系就成为文物保护的关键之一。同时，文物保存还存在环境要素危险，首要是防火，特别是古建，大部分是木质结构，火灾荷载大，耐火等级低，防火间距小，其火灾特点总体表现为易发生火灾、易造成蔓延、易造成重大损失和影响。尤其在我国一些古建多，文物汇集之地，必须考虑该危害的可能性，要提前预防，并从技术上减少可能火源。目前，在国内外新一代文物安保技术普遍采用电气传感器产品进行安防，如周界报警设备使用红外对射报警探测器、振动电缆、微波墙和感应电缆等产品；通道报警设备使用振动探测器、室外探测器、存在式探测器和门磁开关等电气产品；空间报警设备使用微波探测器、被动红外探测器、玻璃破碎探测器和双技术探测器等电气产品；展柜报警设备采用驻波探测器、存在式探测器和电压力传感器等电气产品；环境监测产品选用温度和湿度等电传感。已报道的基于光纤光栅传感原理的称重传感器均采用弹性材料作为敏感元件，将光纤光栅封装在弹性材料表面或内部，采用的是桥式剪切梁或柱状结构。如果采用传统的电阻式、压电式等电学称重传感器，其容易受电磁干扰，不易组网，且这些传感信号通过电缆供电和传输至中心机房，供电线路存在老化问题，带来火灾隐患。现有光纤光栅式称重传感器采用桥式剪切梁或柱状结构的弹性体作为敏感元件，其缺点是成本高、体积大、测量精度低、一般用于重型物体称重，且不易于文物展柜融为一体，无法满足文物称重防盗报警的要求。
技术实现思路
：本专利技术要解决的技术问题是，提供一种不但能够实现重要文物的称重、展示及在线监控防盗报警，而且还具有本质安全、抗电磁干扰、可实现大规模组网、成本低，测量精度高、量程大、体积小、易于装配等特点的光纤光栅文物称重式防盗报警传感器。本专利技术的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的光纤光栅文物称重式防盗报警传感器，它包括外壳体、底板、四块压块、四块圆柱垫块、两个LC光纤法兰接口以及四根粘贴有光纤光栅的传感悬臂梁，外壳体与底板连接，四根传感悬臂梁均位于外壳体与底板组成的空腔内，四块压块分别位于四根传感悬臂梁固定端上方，四根传感悬臂梁的自由端分别分布在底板的四个边角处且分别与四块圆柱垫块连接，四根传感悬臂梁的固定端均位于底板的中心边缘且分别与四块压块及底板连接，底板设有四个供圆柱垫块上下滑动的通孔，四块圆柱垫块分别位于四个通孔内，四根传感悬臂梁上的光纤光栅通过LC跳线依次串接，串接后的光纤光栅两端通过LC跳线分别与两个LC光纤法兰接口连接。采用以上结构后，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术采用光纤光栅作为传感元件，利用了光纤光栅体积小、本质安全、抗电磁干扰及易于大规模组网的特点，实现了本专利技术光纤光栅文物称重式报警传感器在文物称重、展示以及文物在线监控防盗报警方面的功能；2、本专利技术采用等强度悬臂梁传感结构，将文物重量转化为悬臂梁的应变变化，且通过改变悬臂梁的厚度可实现量程可调，等强度悬臂梁等应变结构又避免了光纤光栅产生啁啾效应，采用四角支撑结构设计，可以将文物的重量分别分解到每个传感悬臂梁上，通过解调主机测量计算四个传感悬臂梁上光纤光栅中心波长变化之和就可得到文物的重量以及重量变化，进而实现文物的在线防盗报警监控，这种四角支撑结构设计，解决了单个测量点精度低、量程小的问题，并有效解决了由于文物位置偏差对测量结果产生的影响，大大提高了本专利技术的测量精度，扩大了本专利技术的量程。3、本专利技术采用盒体封装方式，不但成本低、体积小、易于摆放安装，而且具有很强的隐蔽性；4、本专利技术采用插拔式双LC光纤接口设计，传感器连接简单，易于大规模组网。附图说明：图1是本专利技术一种光纤光栅文物称重式防盗报警传感器的局部剖视结构示意图；图2是本专利技术一种光纤光栅文物称重式防盗报警传感器结构示意图；图3是本专利技术一种光纤光栅文物称重式防盗报警传感器中传感悬臂梁的结构示意图；图4是本专利技术一种光纤光栅文物称重式防盗报警传感器的测试系统图；图5是本专利技术在测试过程中砝码位置放置图；图6是波长漂移量-砝码重量曲线图。具体实施例：下面结合附图和具体实施例对本专利技术一种光纤光栅文物称重式防盗报警传感器作进一步详细说明：如图1、图2和图3所示，本专利技术一种光纤光栅文物称重式防盗报警传感器包括外壳体8、底板3、四块压块5、四块圆柱垫块2、两个LC光纤法兰接口7以及四根传感悬臂梁4，每根传感悬臂梁4的中轴线上均粘贴有光纤光栅10，底板3上设有四个通孔11。外壳体8与底板3通过联接螺钉9进行固定连接。四根传感悬臂梁4均位于外壳体8与底板3组成的空腔内，四根传感悬臂梁4的自由端分别分布在底板3的四个边角处且通过支撑螺钉1分别与四块圆柱垫块2连接，四块圆柱垫块2分别位于四个通孔11内,圆柱垫块2的作用是通过与悬臂梁自由端相连实现重力传递、支撑整个传感器。四根传感悬臂梁4的固定端均位于底板3的中心边缘且通过紧固螺钉6分别与四块压块5及底板3固定连接，压块5的作用是固定传感悬臂梁4，使得传感悬臂梁4固定端受力均匀。如图3所示，传感悬臂梁4中轴线上粘贴有光纤光栅10，传感悬臂梁4左部设有自由端固定孔13，右部设有固定端固定孔12，四根传感悬臂梁4上的光纤光栅10通过LC跳线依次串接，串接后的光纤光栅10两端分别通过LC跳线与两个LC光纤法兰接口7连接。光纤光栅10封装在四根传感悬臂梁结构表面，既作为传感单元感知物体的重量，又对整个结构起到支撑的作用。此外，采用串联结构设计可实现测量组网。根据光纤光栅的耦合模理论，光纤光栅的中心波长λB与有效折射率neff和光栅周期Λ满足如下的关系：λB＝2neffΛ(1)由公式(1)可见，光纤光栅的反射波长主要取决于光栅周期Λ和有效折射率neff，当光纤光栅感受到应变变化时，弹光效应会引起有效折射率neff变化，形变也会导致光栅周期Λ的变化，从而引起反射光波长的偏移，这就是光纤光栅应变传感的基本原理。根据光纤光栅应变传感的基本原理，在本实施例中，光纤光栅文物称重式防盗报警传感器的工作原理是：采用四角支撑结构设计，传感结构由四个传感悬臂梁4作为传感元件，当文物放置在光纤光栅称重式报警传感器上时，重力P作用在外壳体8上，进而传递给压块5和传感悬臂梁4，导致传感悬臂梁4的自由端向上发生形变，使得传感悬臂梁4有个向上的挠度，粘贴在传感悬臂梁4表面的光纤光栅10感知形变，中心波长会发生相应的变化，并将文物重量转化为传感悬臂梁4的形变，并传递到光纤光栅10上使其中心波长发生漂移，经外接的解调主机解调本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤光栅文物称重式防盗报警传感器，其特征在于：它包括外壳体(8)、底板(3)、四块压块(5)、四块圆柱垫块(2)、两个LC光纤法兰接口(7)以及四根粘贴有光纤光栅(10)的传感悬臂梁(4)，所述外壳体(8)与底板(3)连接，四根传感悬臂梁(4)均位于外壳体(8)与底板(3)组成的空腔内，四块压块(5)分别位于四根传感悬臂梁(4)固定端上方，四根传感悬臂梁(4)的自由端分别分布在底板(3)的四个边角处且分别与四块圆柱垫块(2)连接，四根传感悬臂梁(4)的固定端均位于底板(3)的中心边缘且分别与四块压块(5)及底板(3)连接，所述底板(3)设有四个供圆柱垫块(2)上下滑动的通孔(11)，四块圆柱垫块(2)分别位于四个通孔(11)内，四根传感悬臂梁(4)上的光纤光栅(10)通过LC跳线依次串接，串接后的光纤光栅(10)两端通过LC跳线分别与两个LC光纤法兰接口(7)连接。

【技术特征摘要】
1.一种光纤光栅文物称重式防盗报警传感器，其特征在于：它包括外壳体(8)、底板(3)、四块压块(5)、四块圆柱垫块(2)、两个LC光纤法兰接口(7)以及四根粘贴有光纤光栅(10)的传感悬臂梁(4)，所述外壳体(8)与底板(3)连接，四根传感悬臂梁(4)均位于外壳体(8)与底板(3)组成的空腔内，四块压块(5)分别位于四根传感悬臂梁(4)固定端上方，四根传感悬臂梁(4)的自由端分别分布在底板...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁楠，刘春晓，叶扬高，王丹凤，刘亚南，李锦华，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第八研究所，
类型：发明
国别省市：安徽;34