本发明专利技术公开了正负双向测量的、不受振动影响的光纤光栅位移传感器，属于光纤传感技术、测量监测技术领域，旨在解决现有的光纤光栅位移传感器的量程是正向的，悬臂梁的自由端会产生振动变形，导致位移测量不准确的问题。本发明专利技术的传感器通过双向测量机构的设置，具有正负双向的位移测量量程，在测量过程中，避振机构的悬臂梁是在零变形的初始状态上，产生上下的弯曲变形，避免了悬臂梁、光纤光栅因一直受力而产生的疲劳、失效问题；本发明专利技术通过在悬臂梁的自由端装配钢球，并使钢球嵌入至引导块的圆形滑槽内，从而使悬臂梁的自由端得到限制，避免振动变形，保障位移测量精度，同时拓宽了传感器的应用场合，使其在振动存在的环境中同样适用。适用。适用。
【技术实现步骤摘要】
正负双向测量的、不受振动影响的光纤光栅位移传感器
[0001]本专利技术涉及光纤传感技术、测量监测
，具体为正负双向测量的、不受振动影响的光纤光栅位移传感器。
技术介绍
[0002]位移、裂缝等变形信息监测对很多重大土木工程、结构工程、机械装备的服役状态、安全评估及维护起着至关重要的作用，如桥梁桥身的变形状态、大型机械装备运转位移、结构裂缝变化等关键的安全信息的监测，因此位移传感器在结构安全和健康监测中承担重要角色。传统的基于弱电、磁信号的位移传感器，其信号易受电磁环境(如雷击、机电设备电磁场)的干扰，传感器信号不稳定，不利于开展长期的实时监测，尤其是野外恶劣环境的适应性和耐久性不足。光纤光栅是以光为传感信号，不受电磁干扰，而且光纤光栅元件的材质是玻璃，物理性能稳定、耐久性好，为此基于光纤光栅原理的位移传感器技术备受重视。现有的光纤光栅位移传感器普遍采用悬臂梁作为弹性元件，光纤光栅粘贴布置在悬臂梁的表面，外界位移直接或通过机械机构引起悬臂梁的弯曲变形，光纤光栅感知悬臂梁表面的应变而产生波长漂移，通过标定后，得到波长漂移个外界位移之间的对应关系。
[0003]但现有的光纤光栅位移传感器存在如下技术问题：传感器的量程是正向的(如0
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100mm)，如申请号为201821395267.5的中国专利“一种光纤光栅位移传感器”、文献“Fiber Bragg Grating Displacement Sensor with High Abrasion Resistance for a Steel Spring Floating Slab Damping Track”来自期刊Sensors，2018年第18卷第6期，若被测对象的变形位移是往复式的，那么就需要将传感器的状态先设置在一个位移值(如50mm)，安装固定在被测对象后，才能测量围绕50mm数值的往复变形位移；这种情况下，光纤光栅传感器的初始状态就被设置成了50mm，传感器的悬臂梁元件、光纤光栅元件长期处于大负载(50mm)附近的正向的交替应力应变，而不是在无负载(0mm)附近承受正负的交替应力应变，这种长期的正向受力状态将会加速悬臂梁金属基体和光纤光栅达到疲劳极限，加快它们产生应力松弛和蠕变，使传感器的悬臂梁弹性基体和光纤光栅提前失效，不利于长期监测。此外，现有的光纤光栅位移传感器(如申请号为202120240121.9的中国专利“一种齿轮机械联动的光纤光栅位移传感器”、申请号为201921684738.9的中国专利“一种对称式大量程的光纤光栅位移传感器”)，悬臂梁的自由端在振动冲击情况下，会产生振动变形，这种变形也会因此光纤光栅的波长漂移，与位移引起的波长偏移交叉耦合，导致位移测量不准确。上述技术问题迫切需要得到解决，为此，本专利技术提供一种正负双向测量的、不受振动影响的光纤光栅位移传感器。
技术实现思路
[0004]鉴于现有技术中所存在的问题，本专利技术公开了正负双向测量的、不受振动影响的光纤光栅位移传感器，采用的技术方案是，包括：盖板、基座、套筒、双向测量机构、避振机构、直线导轨、直线滑块、第一光纤光栅(FBG1)、补偿条和第二光纤光栅(FBG2)，所述基座的
正面设置有盖板，所述基座的左侧设置有套筒，套筒用于安装螺钉来锁住双向测量机构，所述基座内滑动连接有双向测量机构，双向测量机构能够实现正负双向的位移测量，所述基座的内部设置有直线导轨，所述直线导轨上设置有直线滑块，所述双向测量机构与直线滑块连接，通过直线导轨和直线滑块的设置，能够起到导向作用，所述基座的内部位于直线导轨的上方设置有避振机构，通过避振机构的设置，能够起到连接并传递变形的作用，避免产生振动变形，保障对位移的测量精度，所述避振机构的上表面粘贴有第一光纤光栅(FBG1)，通过第一光纤光栅(FBG1)的设置，能够用于感知悬臂梁的弯曲应变，所述基座内顶壁的左侧固定连接有补偿条，所述补偿条的下表面粘贴有第二光纤光栅(FBG2)，通过第二光纤光栅(FBG2)的设置，能够为第一光纤光栅(FBG1)提供温度补偿。
[0005]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述双向测量机构包括传递杆、弹簧、顶针和引导块，所述基座的内部设置有传递杆，所述传递杆穿过套筒，所述传递杆的左端连接有顶针，所述顶针的右侧位于传递杆的外表面设置有弹簧，所述基座的内部位于传递杆的右端连接有引导块，通过双向测量机构的设置，能够实现正负双向的位移测量。
[0006]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述避振机构包括悬臂梁、传递螺钉和钢球，所述基座的内壁位于直线导轨的上方固定连接有悬臂梁，所述悬臂梁的一端设置有传递螺钉，所述传递螺钉的尾端位于引导块内连接有钢球，通过悬臂梁、传递螺钉和钢球的设置，能够起到连接并传递变形的作用，避免产生振动变形，保障对位移的测量精度。
[0007]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述盖板为矩形板状，所述盖板正面平行设置有两排通孔，每排通孔由等距的三个通孔组成；所述基座为无盖长方体盒状，所述基座的左侧面设置有套筒螺孔，所述基座的内壁设置有第一凸台、第二凸台和第三凸台，所述第一凸台上设置有两个螺孔，所述第二凸台上等距设置有七个螺孔，所述基座的右侧面设置有第一出纤螺孔、第二出纤螺孔和两个悬臂梁固定通孔，所述基座的正面设置有与盖板正面通孔位置相对应的通孔；所述套筒为带有轴肩的圆筒结构，所述套筒右侧与套筒螺孔螺纹连接，所述套筒的表面设置有紧定螺孔，盖板与基座之间为可拆卸连接，光线的两端并通过第一出纤螺孔和第二出纤螺孔引出，将螺钉拧入紧定螺孔内可以实现对传递杆的固定。
[0008]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述传递杆为杆状结构，所述传递杆左侧设置有内螺纹，所述传递杆右侧设置有外螺纹；所述弹簧套在传递杆上，所述弹簧右侧与套筒的左侧抵接；所述顶针为锥形结构，所述顶针左侧为圆球形，所述顶针与传递杆螺纹连接，所述顶针右侧与弹簧左侧抵接，顶针对弹簧的左侧进行限位，顶针和弹簧拆卸更加方便。
[0009]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述引导块为楔形结构，所述引导块内部设置有圆形滑槽、四个引导块固定通孔和一个传递杆固定螺孔，所述圆形滑槽倾斜设置，所述传递杆通过右侧的外螺纹与所述传递杆固定螺孔螺纹连接；所述直线导轨为长条状，所述直线导轨上开设有与第二凸台上七个螺孔相对应的通孔，所述直线导轨通过螺钉固定在第二凸台上，圆形滑槽对钢球进行限位，引导块通过四个引导块固定通孔进行固定，传递杆固定螺孔将引导块与传递杆连接。
[0010]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述直线滑块包括直线导轨上滑动连接有结构相同的第一直线滑块和第二直线滑块，所述第一直线滑块和第二直线滑块表面均开设有两个螺孔，所述螺孔位置与四个所述引导块固定通孔位置相对应，所述引导块通过螺钉固定在直线滑块上；所述悬臂梁左侧设置端部螺孔，所述悬臂梁右侧设置有两个根部螺孔，所述
悬臂梁右侧部分放置在第三凸台，两个所述根部螺孔与两个所述悬臂梁固定通孔位置对应，所述悬臂梁通过两个螺钉固定在基座内，安装悬梁臂通过根部螺孔进行安装，传递螺钉11安装在本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.正负双向测量的、不受振动影响的光纤光栅位移传感器，其特征在于，包括：盖板(1)、基座(2)、套筒(3)、双向测量机构(16)、避振机构(17)、直线导轨(8)、直线滑块(9)、第一光纤光栅(13)、补偿条(14)和第二光纤光栅(15)，所述基座(2)的正面设置有盖板(1)，所述基座(2)的左侧设置有套筒(3)，所述基座(2)内滑动连接有双向测量机构(16)，所述基座(2)的内部设置有直线导轨(8)，所述直线导轨(8)上设置有直线滑块(9)，所述双向测量机构(16)与直线滑块(9)连接，所述基座(2)的内部位于直线导轨(8)的上方设置有避振机构(17)，所述避振机构(17)的上表面粘贴有第一光纤光栅(13)，所述基座(2)内顶壁的左侧固定连接有补偿条(14)，所述补偿条(14)的下表面粘贴有第二光纤光栅(15)。2.根据权利要求1所述的正负双向测量的、不受振动影响的光纤光栅位移传感器，其特征在于：所述双向测量机构(16)包括传递杆(4)、弹簧(5)、顶针(6)和引导块(7)，所述基座(2)的内部设置有传递杆(4)，所述传递杆(4)穿过套筒(3)，所述传递杆(4)的左端连接有顶针(6)，所述顶针(6)的右侧位于传递杆(4)的外表面设置有弹簧(5)，所述基座(2)的内部位于传递杆(4)的右端连接有引导块(7)。3.根据权利要求1所述的正负双向测量的、不受振动影响的光纤光栅位移传感器，其特征在于：所述避振机构(17)包括悬臂梁(10)、传递螺钉(11)和钢球(12)，所述基座(2)的内壁位于直线导轨(8)的上方固定连接有悬臂梁(10)，所述悬臂梁(10)的一端设置有传递螺钉(11)，所述传递螺钉(11)的尾端位于引导块(7)内连接有钢球(12)。4.根据权利要求1所述的正负双向测量的、不受振动影响的光纤光栅位移传感器，其特征在于：所述盖板(1)为矩形板状，所述盖板(1)正面平行设置有两排通孔，每排通孔由等距的三个通孔组成；所述基座(2)为无盖长方体盒状，所述基座(2)的左侧面设置有套筒螺孔(201)，所述基座(2)的内壁设置有第一凸台(202)、第二凸台(203)和第三凸台(204)，所述第一凸台(202)上设置有两个螺孔，所述第二凸台(203)上等距设置有七个螺孔，所述基座(2)的右侧面设置有第一出纤螺孔(205)、第二出纤螺孔(206)和两个悬臂梁固定通孔(207)，所述基座(2)的正面设置有与盖板(1)正面通孔位置相对应的通孔；所述套筒(3)为带有轴肩的圆筒结构，所述套筒(3)右侧与套筒螺孔(201)螺纹连接，所述套筒(3)的表面设置有紧定螺孔(301)。5.根据权利要求2所述的正...
【专利技术属性】
技术研发人员：周万欢，郭永兴，熊丽，
申请(专利权)人：澳门大学，
类型：发明
国别省市：
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