一种三维变形测量的光纤光栅传感杆及其测量方法技术

本发明专利技术公开了一种三维变形测量的光纤光栅传感杆及其测量方法，该光纤光栅传感杆包括感知杆、连接筒、连接杆、光缆固定环、五个光纤光栅；感知杆为空心的圆筒结构，连接筒为圆筒结构，连接筒的内径与感知杆的外径过渡配合；连接杆为实心的圆杆，连接杆的直径与连接筒的内径过渡配合；光缆固定环为圆环结构；沿感知杆的两端分别套接光缆固定环，然后连接连接筒，连接筒再与连接杆连接；四个光纤光栅沿感知杆的外圆上周向间隔90°平行布置，第五光纤光栅为自由状态的光纤光栅，位于感知杆的内部空心。本发明专利技术实现了轴向变形的测量，达到三维变形测量，能够适用于不同的测量布点密度需求，测量精准。

【技术实现步骤摘要】
一种三维变形测量的光纤光栅传感杆及其测量方法
本专利技术属于光纤光栅传感与测量
，具体涉及一种三维变形测量的光纤光栅传感杆及其测量方法。
技术介绍
三维方向的变形测量技术可以全方位的反映被测对象的状态，在很多领域都有着实际需求。例如，土木工程领域的地基三维沉降变形、边坡失稳前的内部土体三维变形、高铁轨道的三维沉降变形等；重大机械装备领域的机器人操作臂三维变形姿态、龙门吊梁的三维变形状态等。目前，对于三维变形的测量有非接触式的GPS监测、全站仪、机器视觉等方法，但这些方法由于不直接和被测对象接触，易受恶劣天气状况影响而遮挡视线、雷击电磁干扰等而难以实现实时监测，不利于实时的安全监测报警。接触式的三维变形测量，主要是通过将三维变形测量传感器安装固定在被测对象上，与被测对象一起变形，传感器测量的结果即是被测对象的变形。基于电阻、电容、MEMS等电磁信号原理的三维变形监测传感器以弱电/磁为输出信号，易受环境电磁干扰，且传感器信号引线多、传输距离严重受限，不利于大规模布点监测，同样难以开展实时有效的安全监测。光纤光栅(FBG)传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维变形测量的光纤光栅传感杆，其特征在于：包括感知杆(1)、连接筒(2)、连接杆(3)、光缆固定环(4)、第一光纤光栅(5)、第二光纤光栅(6)、第三光纤光栅(7)、第四光纤光栅(8)、第五光纤光栅(9)；所述感知杆(1)为空心的圆筒结构，所述连接筒(2)为圆筒结构，连接筒(2)的内径与感知杆(1)的外径过渡配合；所述连接杆(3)为实心的圆杆，连接杆(3)的直径与连接筒(2)的内径过渡配合；所述光缆固定环(4)为圆环结构；沿感知杆(1)的两端分别套接光缆固定环(4)，然后连接连接筒(2)，连接筒(2)再与连接杆(3)连接；所述第一光纤光栅(5)、第二光纤光栅(6)、第三光纤光栅(7)、...

【技术特征摘要】
1.一种三维变形测量的光纤光栅传感杆，其特征在于：包括感知杆(1)、连接筒(2)、连接杆(3)、光缆固定环(4)、第一光纤光栅(5)、第二光纤光栅(6)、第三光纤光栅(7)、第四光纤光栅(8)、第五光纤光栅(9)；所述感知杆(1)为空心的圆筒结构，所述连接筒(2)为圆筒结构，连接筒(2)的内径与感知杆(1)的外径过渡配合；所述连接杆(3)为实心的圆杆，连接杆(3)的直径与连接筒(2)的内径过渡配合；所述光缆固定环(4)为圆环结构；沿感知杆(1)的两端分别套接光缆固定环(4)，然后连接连接筒(2)，连接筒(2)再与连接杆(3)连接；所述第一光纤光栅(5)、第二光纤光栅(6)、第三光纤光栅(7)、第四光纤光栅(8)沿感知杆(1)的外圆上周向间隔90°平行布置，所述第五光纤光栅(9)为自由状态的光纤光栅，位于感知杆(1)的内部空心。


2.根据权利要求1所述的一种三维变形测量的光纤光栅传感杆，其特征在于：所述感知杆(1)的材料为柔性高分子材料，感知杆(1)的外圆上周向间隔90°设置有四个长度相等且端部对齐的长凹槽，其中任意两个长凹槽之间相隔45°的地方，设置有两个将外圆面与内部空心打通的两个短凹槽，两个短凹槽的外侧边缘与四个长凹槽的两侧边缘对齐；一个光纤光栅传感杆包含两个连接筒(2)；连接杆(3)的长度根据实际测量需求进行调整。


3.根据权利要求2所述的一种三维变形测量的光纤光栅传感杆，其特征在于：所述第一光纤光栅(5)布置在感知杆(1)的某一长凹槽的底部，通过粘合剂粘贴固定，第一光纤光栅(5)两端的尾纤保护在铠装护管内，并沿着长凹槽引出；所述第二光纤光栅(6)布置在感知杆(1)的其中一个长凹槽的底部，并与第一光纤光栅(5)所在的长凹槽间隔180°，通过粘合剂粘贴固定，第二光纤光栅(6)两端的尾纤保护在铠装护管内，并沿着长凹槽引出；所述第三光纤光栅(7)布置在感知杆(1)的其中一个长凹槽的底部，并与第一光纤光栅(5)或者第二光纤光栅(6)所在的长凹槽间隔90°，通过粘合剂粘贴固定，第三光纤光栅(7)两端的尾纤保护在铠装护管内，并沿着长凹槽引出；所述第四光纤光栅(8)布置在感知杆(1)的其中一个长凹槽的底部，并与第三光纤光栅(7)所在的长凹槽间隔180°，通过粘合剂粘贴固定，第四光纤光栅(8)两端的尾纤保护在铠装护管内，并沿着长凹槽引出；所述第五光纤光栅(9)的表面涂覆有与感知杆(1)相同的材料，自由悬空状态处于感知杆(1)的内部空心内，第五光纤光栅(9)两端的尾纤保护在铠装护管内，并沿着感知杆(1)上的两个短凹槽引出至感知杆(1)的外部。


4.根据权利要求3所述的一种三维变形测量的光纤光栅传感杆，其特征在于：所述光缆固定环(4)圆环轴向长度的中央部分沿周向间隔45°设置有8个贯彻圆环厚度的螺孔，螺孔的直径与感知杆(1)上的长凹槽的宽度一致，8个螺孔依次为第一螺孔(4-1)、第二螺孔(4-2)、第三螺孔(4-3)、第四螺孔(4-4)、第五螺孔(4-5)、第六螺孔(4-6)、第七螺孔(4-7)、第八螺孔(4-8)，8个螺孔内均拧有紧定螺钉；两个光缆固定环(4)套在感知杆(1)上，两个光缆固...

【专利技术属性】
技术研发人员：周万欢，郭永兴，
申请(专利权)人：珠海澳大科技研究院，澳门大学，
类型：发明
国别省市：广东;44