一种用于圆形截面管梁的光纤应变传感器铺设定位装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种用于圆形截面管梁的光纤应变传感器铺设定位装置，其包含：两个端固定底座，其分别设置在圆形截面管梁的两端；两个卡盘，其分别固定在每个端固定底座上，用于固定圆形截面管梁；所述每个端固定底座上设置有至少一个光纤夹具，用于固定光纤应变传感器的端部；至少一个托架，其套设在圆形截面管梁上，且位于两个端固定底座之间，用于光纤应变传感器的定位；所述光纤应变传感器通过一端的光纤夹具穿过托架与另一端的光纤夹具连接，使所述光纤应变传感器沿圆形截面管梁的轴向铺设于圆形截面管梁的外表面。本发明专利技术具有操作方便、定位精确的优点。定位精确的优点。定位精确的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种用于圆形截面管梁的光纤应变传感器铺设定位装置


[0001]本专利技术属于光纤应变传感器与结构的集成
，具体涉及一种用于圆形截面管梁的光纤应变传感器铺设定位装置。

技术介绍

[0002]在航空航天、土木工程等领域，圆形截面的柔性管梁是一种比较常见的结构形式，对其进行实时的形态监测是结构振动分析的重要基础。为了获取梁的三维形态，需要在结构表面布置大量的数据采集点。光纤应变传感器作为一种分布式测量手段，由于其质量轻、体积小、对结构影响小等优点，在形变测量中得到了广泛的应用。当采用光纤来测量圆形截面管梁的形变信息时，需要将多根光纤沿轴向粘贴于圆形截面管梁的表面，并且相邻光纤之间在周向上相隔一定角度，一般为90
°
或120
°
。光纤的定位精度会直接影响测量数据的准确性。目前，传统的光纤粘贴方式为人工粘贴，存在较大的不确定性，特别是当结构表面为弧形时，更难保证定位精度。因此，有必要针对圆形截面的管梁结构设计一种专门的铺设定位装置，将光纤应变传感器在梁结构表面进行精确定位。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种用于圆形截面管梁的光纤应变传感器铺设定位装置，以解决人工粘贴光纤应变传感器存在的位置准确的问题，该定位装置具有操作方便、定位精确的优点。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供一种用于圆形截面管梁的光纤应变传感器铺设定位装置，其包含：两个端固定底座，其分别设置在圆形截面管梁的两端；两个卡盘，其分别固定在每个端固定底座上，用于固定圆形截面管梁；所述每个端固定底座上设置有至少一个光纤夹具，用于固定光纤应变传感器的端部；至少一个托架，其套设在圆形截面管梁上，且位于两个端固定底座之间，用于光纤应变传感器的定位；所述光纤应变传感器通过一端的光纤夹具穿过托架与另一端的光纤夹具连接，使所述光纤应变传感器沿圆形截面管梁的轴向铺设于圆形截面管梁的外表面。
[0005]优选地，所述端固定底座为立式板状结构，其上开设有卡盘安装孔、多个第一法兰孔和至少一个安装螺纹孔；所述卡盘安装孔的直径与卡盘的直径相匹配，用于嵌入卡盘；所述第一法兰孔环绕卡盘安装孔间隔分布设置，通过采用与第一法兰孔匹配的连接件固定卡盘；所述安装螺纹孔环绕卡盘安装孔以一定角度间隔分布设置，且位于第一法兰孔的外侧，通过采用与安装螺纹孔匹配的连接件固定光纤夹具。
[0006]优选地，所述卡盘为内撑式结构，其包括：盘体，其以法兰形式与端固定底座固定连接；轴向孔，其沿盘体的轴向开设；锥形塞，其设置在轴向孔中，沿轴向孔往复运动；多个径向通孔，其沿盘体的圆周间隔开设，且与轴向孔连通；多个撑爪，其分别设置在每个径向通孔中，沿径向通孔移动；盖板，其固定在轴向孔一端的盘体上，且开设有第一螺纹孔；推拉螺栓组件，其包括空心螺栓和内螺栓；所述空心螺栓与盖板的第一螺纹孔连接；所述内螺栓
穿过空心螺栓与锥形塞固定连接。
[0007]优选地，当圆形截面梁管的一端套于所述盘体上时，通过旋进空心螺栓，使空心螺栓与锥形塞相接触，推动锥形塞向圆形截面管梁的内部移动，推动撑爪沿径向通孔向外运动，使撑爪抵住圆形截面梁管的内侧面，实现圆形截面梁管端部的固定；当从卡盘上拆卸圆形截面管梁时，通过旋出空心螺栓，向外拉动内螺栓，带动锥形塞沿轴向孔向外移动，使撑爪沿径向通孔向轴向孔收缩复位，将圆形截面管梁从卡盘取下。
[0008]优选地，所述盘体为台阶式柱体结构，其由固定板、连接柱和接触柱一体化构成；所述固定板的直径大于卡盘安装孔的直径，其上开设有第二法兰孔，采用连接件依次通过第二法兰孔和第一法兰孔将盘体与端固定底座固定连接；所述连接柱的直径与圆形截面管梁的内径相等，且与所述卡盘安装孔的直径相匹配，使盘体的连接柱嵌入在卡盘安装孔中；所述接触柱的直径小于连接柱的直径，使接触柱能够塞入圆形截面管梁的内部。
[0009]优选地，所述锥形塞包括：第一圆柱、连接台和第二圆柱；所述第一圆柱和第二圆柱分别固定在连接台两端的底面，且第一圆柱的直径小于第二圆柱的直径；所述第二圆柱的底面还开设有第二螺纹孔，用于与内螺栓连接。
[0010]优选地，所述撑爪的结构是一端为半球形，另一端为尖形的杆状结构；所述半球端朝向轴向孔内部，尖端朝向盘体外侧，使撑爪半球端与锥形塞的连接台的圆锥面相接触。
[0011]优选地，所述光纤夹具包括：两个托片和两块磁铁；第一托片为类直角结构，一端水平设置，另一端竖直设置；第二托片的一端竖直设置，另一端为圆弧状；两个托片的竖直端平行接触设置且与端固定底座连接，第一托片的水平端与第二托片的圆弧端方向相反设置，且第二托片的圆弧端靠近圆形截面管梁设置；所述第一托片的水平端上安装第一磁铁，第二磁铁吸附在第一磁铁上，两块磁铁通过磁力夹紧光纤应变传感器；所述经两块磁铁夹紧的光纤应变传感器的一端经过第二托片的圆弧端顶面牵拉至圆形截面管梁的外表面，沿圆形截面管梁的外表面铺设；所述第一磁铁和第二磁铁的吸附面上还粘贴有硅胶层。
[0012]优选地，所述托架呈立式圆环结构，其包括：上托架和下托架；所述上托架和下托架连接形成托架圆环，且托架圆环内径与圆形截面管梁的外径相匹配；所述下托架设置有底座，使圆环中心高度与卡盘的中心高度相同；所述托架圆环的外侧壁以一定角度间隔开设有多个径向螺纹槽，用于固定旋钮柱塞弹簧分度销；在每个所述径向螺纹槽对应的托架圆环内侧壁上沿轴向开设有光纤导槽，且光纤导槽的底部设有开口，与径向螺纹槽导通，用于光纤应变传感器的周向定位；所述旋钮柱塞弹簧分度销靠近光纤导槽的端部安装有橡胶塞头，所述橡胶塞头受到旋钮柱塞弹簧分度销施加的压力发生形变，通过光纤导槽的底部开口伸入光纤导槽内，将光纤导槽内的光纤应变传感器按压到圆形截面管梁的表面。
[0013]一种圆形截面管梁的光纤应变传感器铺设定位方法，采用所述用于圆形截面管梁的光纤应变传感器铺设定位装置与光学隔振台配合使用，包括如下步骤：
[0014]步骤S1、将卡盘、若干光纤夹具按照装配要求分别组装在两个端固定底座上；
[0015]步骤S2、将表面清洁后的圆形截面管梁的两端分别套于卡盘上，并将端固定底座固定于光学隔振台上，使组装后圆形截面管梁的圆心轴线应与光学隔振台的台面平行；
[0016]步骤S3、分别将若干托架以一定间隔距离套于圆形截面管梁上，并固定于光学隔振台上；
[0017]步骤S4、将待铺设的光纤应变传感器依次穿过各托架，并将光纤应变传感器置于
托架圆环内侧的光纤导槽内，将光纤应变传感器的两端分别固定在端固定底座的光纤夹具上；
[0018]步骤S5、压紧光纤应变传感器，依次释放各托架上的旋钮柱塞弹簧分度销，将光纤应变传感器压到圆形截面管梁的外表面上，完成光纤应变传感器的定位。
[0019]综上所述，与现有技术相比，本专利技术提供的一种用于圆形截面管梁的光纤应变传感器铺设定位装置，具有如下有益效果：
[0020](1)操作方便。本专利技术针对圆管梁结构采用了端固定底座和环形托架的形式，通过在托架上开设光纤导槽可同时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于圆形截面管梁的光纤应变传感器铺设定位装置，其特征在于，包括：两个端固定底座(1)，其分别设置在圆形截面管梁(5)的两端；两个卡盘(2)，其分别固定在每个端固定底座(1)上，用于固定圆形截面管梁(5)；所述每个端固定底座(1)上设置有至少一个光纤夹具(3)，用于固定光纤应变传感器(6)的端部；至少一个托架(4)，其套设在圆形截面管梁(5)上，且位于两个端固定底座(1)之间，用于光纤应变传感器(6)的定位；所述光纤应变传感器(6)通过一端的光纤夹具(3)穿过托架(4)与另一端的光纤夹具(3)连接，使所述光纤应变传感器(6)沿圆形截面管梁(5)的轴向铺设于圆形截面管梁(5)的外表面。2.如权利要求1所述的用于圆形截面管梁的光纤应变传感器铺设定位装置，其特征在于，所述端固定底座(1)为立式板状结构，其上开设有卡盘安装孔(101)、多个第一法兰孔(102)和至少一个安装螺纹孔(103)；所述卡盘安装孔(101)的直径与卡盘(2)的直径相匹配，用于嵌入卡盘(2)；所述第一法兰孔(102)环绕卡盘安装孔(101)间隔分布设置，通过采用与第一法兰孔(102)匹配的连接件固定卡盘(2)；所述安装螺纹孔(103)环绕卡盘安装孔(101)以一定角度间隔分布设置，且位于第一法兰孔(102)的外侧，通过采用与安装螺纹孔(103)匹配的连接件固定光纤夹具(3)。3.如权利要求2所述的用于圆形截面管梁的光纤应变传感器铺设定位装置，其特征在于，所述卡盘(2)为内撑式结构，其包括：盘体(201)，其以法兰形式与端固定底座(1)固定连接；轴向孔(202)，其沿盘体(201)的轴向开设；锥形塞(203)，其设置在轴向孔(202)中，沿轴向孔(202)往复运动；多个径向通孔(204)，其沿盘体(201)的圆周间隔开设，且与轴向孔(202)连通；多个撑爪(205)，其分别设置在每个径向通孔(204)中，沿径向通孔(204)移动；盖板(206)，其固定在轴向孔(202)一端的盘体(201)上，且开设有第一螺纹孔；推拉螺栓组件(207)，其包括空心螺栓(271)和内螺栓(272)；所述空心螺栓(271)与盖板(206)的第一螺纹孔连接；所述内螺栓(272)穿过空心螺栓(281)与锥形塞(203)固定连接。4.如权利要求3所述的用于圆形截面管梁的光纤应变传感器铺设定位装置，其特征在于，当圆形截面梁管(5)的一端套于所述盘体(201)上时，通过旋进空心螺栓(271)，使空心螺栓(271)与锥形塞(203)相接触，推动锥形塞(203)向圆形截面管梁(5)的内部移动，推动撑爪(205)沿径向通孔(204)向外运动，使撑爪(205)抵住圆形截面梁管(5)的内侧面，实现圆形截面梁管(5)端部的固定；当从卡盘(2)上拆卸圆形截面管梁(5)时，通过旋出空心螺栓(271)，向外拉动内螺栓(272)，带动锥形塞(203)沿轴向孔(202)向外移动，使撑爪(205)沿径向通孔(204)向轴向孔(202)收缩复位，将圆形截面管梁(5)从卡盘(2)取下。5.如权利要求3所述的用于圆形截面管梁的光纤应变传感器铺设定位装置，其特征在
于，所述盘体(201)为台阶式柱体结构，其由固定板(211)、连接柱(212)和接触柱(213)一体化构成；所述固定板(211)的直径大于卡盘安装孔(101)的直径，其上开设有第二法兰孔(211a)，采用连接件依次通过第二法兰孔(211a)和第一法兰孔(102)将盘体(201)与端固定底座(1)固定连接；所述连接柱(212)的直径与圆形截面管梁(5)的内径相等，且与所述卡盘安装孔(101)的直径相匹配，使盘体(201)的连接柱(212)嵌入在卡盘安装孔(101)中；所述接触柱(213)的直径小于连接柱(212)的直径，使接触柱(213)能够塞入圆形截面管梁(5)的内部。6.如权利要求3所述的用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱东方，孙禄君，孙杰，孙俊，黄静，孟亦真，
申请(专利权)人：上海航天控制技术研究所，
类型：发明
国别省市：