一种高精度的光纤光栅大位移传感器制造技术

一种高精度的光纤光栅大位移传感器，包括外壳，套筒，复位弹簧，带齿条的拉杆、齿轮机构、滑道、等强度梁、光纤光栅。固定于外壳上的套筒内有复位弹簧，弹簧与带齿条的拉杆连接，拉杆外端固定有固定支座，拉杆中的齿条通过齿轮机构与带有齿条的滑块相互传动，滑块在固定于外壳内的滑道上移动，且滑块右侧有一个对称的平缓的V型斜面状的槽口，等强度梁一端固定于外壳上，另一端与不可压缩的触头连接，触头与斜面底部接触，梁的上下表面对称贴有光纤光栅。本发明专利技术利用齿轮传动与斜面组合运用，将外界位移缩小，通过等强度梁光纤光栅的数据测量，从而获得外界比较大的未知位移，大大提高传感器的精度与量程，并且光纤光栅不受电子辐射的影响，在一定程度上提高传感器的性能与稳定性。在一定程度上提高传感器的性能与稳定性。在一定程度上提高传感器的性能与稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种高精度的光纤光栅大位移传感器


[0001]本专利技术涉及一种位移传感器，尤其涉及一种高精度的光纤光栅大位移传感器，属于光纤光栅


技术介绍

[0002]目前，随着光纤光栅技术的不断发展，光纤光栅凭借其抗电磁干扰，抗腐蚀，灵敏度高，适应各种多变环境等优点被广泛用于通讯、传感、测量等领域，由于光纤光栅的波长变化与温度与应变各成线性关系，且两种因素的影响互不干扰，光纤光栅被制成各种传感器用于土木工程中测量，在一定程度上提高了在测量领域的精度。
[0003]但目前大部分光纤光栅位移传感器只是简单利用悬臂梁变形大小实现位移的测量，由于受光纤光栅制作材料的限制，其对应变的承受范围是有限的，从而限制了光纤光栅位移传感器的测量量程，考虑其在使用时的精度与量程等因素，为此，本专利技术提出了一种高精度的光纤光栅大位移传感器。

技术实现思路

[0004]本专利技术就是针对上述问题提出来的解决方案，目的是提供一种高精度的光纤光栅大位移传感器，该传感器可以有效提高精度且增大位移传感器的量程，使其能在土木工程中起到检测大裂缝或凹陷等结构安全问题的作用。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案:
[0006]一种高精度的光纤光栅大位移传感器，所述的光纤光栅大位移传感器包括外壳1，顶盖2，位于外壳1内部的圆套筒3、复位弹簧4、齿条拉杆9、齿轮传动机构、滑块13、触头14、等强度梁15、光纤光栅16、滑道17以及与齿条拉杆9一端连接的固定支座19，固定支座19位于外壳1外部。r/>[0007]所述的外壳1顶部设有可拆卸的顶盖2。所述外壳1左侧内壁的一端固定安装圆形套筒3，右侧内壁的同一端设有用于拉杆9穿过外壳1的通孔，还设有用于通过光纤光栅16的小孔20。
[0008]所述复位弹簧(4)一端固定在圆形套筒(3)内，另一端与带齿条的拉杆(9)一端固定连接，带齿条的拉杆(9)另一端通过外壳1上的圆孔伸出壳外，并与有带铆钉的固定支座19连接。
[0009]所述的外壳1左右两侧内壁的另一端与水平布置的滑道17的两端固定连接，滑块13能够在滑道17沿水平方向移动。所述外壳1右侧内壁中部安装水平布置的等强度梁15，等强度梁15的上下表面贴有光纤光栅16，光纤光栅16连接的尾纤通过外壳预留的小孔20伸出壳外，与外部的解调仪连接，进行数据处理，得到外部位移数据。所述的等强度梁15端部底面安装垂直布置的触头14，触头14一端的圆头与滑块13的右侧部分的类似V型的开槽133的底部平面部分接触，滑块13滑动时触头可在V型槽口的斜面上滑动，从而引起等强度梁15的形变。
[0010]所述的外壳1内壁下底与顶盖2下侧的相应位置都嵌有轴承7，转轴I5、转轴II10的两端分别插入对应外壳1内壁下底与顶盖2下侧的轴承7中。
[0011]所述的齿轮传动机构包括转轴I5、转轴II10、大齿轮I6、小齿轮II8、大齿轮III11、中齿轮IV12、轴承7、销21、垫片22。具体结构描述如下：所述转轴I(5)上装配有同轴的大齿轮I8与小齿轮II6，其中转轴I(5)上的大齿轮I(8)与带齿条的拉杆(9)啮合，转轴I(5)两段伸入嵌在外壳(1)内壁下底与顶盖2下侧的轴承(7)内且大齿轮I8与小齿轮II6都安装在轴上并通过垫片22与外壳1隔开。所述转轴II(10)上装配着同轴的大齿轮III(11)与中齿轮IV(12)，转轴II(10)上的大齿轮III(11)与转轴I(5)上的齿轮(6)啮合，转轴II(10)两段伸入外壳(1)嵌在外壳(1)内壁下底与顶盖2下侧的轴承(7)内且大齿轮III11与中齿轮IV12都安装在轴上并通过垫片22与外壳隔开。所述转轴I(5)与转轴II(10)在装配齿轮的部分开有槽口，齿轮也均为带槽口的齿轮，齿轮均通过销(21)固定在转轴上，同一转轴上的两齿轮通过转轴凸出的部分隔开，齿轮与齿条均涂有润滑油，以减少阻力增加灵敏度。
[0012]所述带齿条的滑块(13)为块体结构，其顶部左侧部分设置有齿条132，齿条132与中齿轮IV(12)配合，滑块(13)可在齿轮传动机构的带动下在滑道17内水平移动，滑块(13)顶部右侧表面设有V型的开槽(133)。所述左侧齿条部分与转轴II(10)上的齿轮(12)啮合，右侧部分开槽(133)的底部与等强度梁(15)上一段连接的接触头14的圆头刚好接触。
[0013]进一步的，所述的滑块(13)的截面为倒“凸”字形状，底部的凸出部分131与光滑的滑道17的滑槽紧密接触保证滑块只能在滑槽内滑动并涂有润滑油，减少滑动过程的阻力。
[0014]进一步的，所述的等强度梁15为悬臂梁。
[0015]进一步的，所述光滑的滑道17的两端突出的部分刚好可以伸进外壳1预留的卡槽内，刚好可以锁死滑道17从而固定滑道17。
[0016]进一步的，所述外壳1左右两侧伸出的部分四角均对称设有螺丝孔18，外壳上拉杆9伸出侧等强度梁附近开有两个小圆孔20，用于光纤光栅16的尾纤伸出壳外。
[0017]进一步的，所述滑块13的V型的槽口133的斜面为光滑的斜面，且斜面的坡度非常的平缓，角度不能超过45度。
[0018]进一步的，所述外壳上有可通过螺钉铆接有可拆卸的顶盖2。
[0019]一种高精度的光纤光栅大位移传感器的使用方法，包括以下步骤：
[0020]首先，组装光纤光栅大位移传感器，并将固定支座19固定在发生位移位置的两侧。
[0021]其次，当外界在该传感器的位置发生裂缝或者塌陷时，发生相对移动，带齿条的拉杆9发生前进或者后退时，同时与带齿条的拉杆9相连的复位弹簧4受拉伸长或者受压压缩，拉杆9齿条的移动驱动与齿条啮合的大齿轮I8转动，进而带动与大齿轮I8同转轴I5上的小齿轮II6转动，小齿轮II6与大齿轮III11啮合，从而驱动转轴II10上中齿轮IV12转动，中齿轮IV12与滑块13左侧齿条132啮合，滑块13在齿轮带动下在滑道17左右滑动，滑块13移动会使触头14在滑块V型槽口133斜面上自由滑动，进而使等强度梁15受压而发生弯曲形变。
[0022]最后，贴于等强度梁15上下表面的光纤光栅16与等强度梁15表面产生协同变形，使得光纤光栅16的中心波长由于应变发生偏移，利用解波器对波长进行解读，根据修正后中心波长与位移存在的关系，最终实现对外部位移的最终测量。
[0023]采用上述的技术方案，本专利技术具有以下有益效果：
[0024]本传感器为拉杆式齿条式光纤光栅传感器，齿条可以前进与后退带动齿轮转动可
以驱动齿轮组运动，进而驱动滑块移动，使等强度梁发生形变，从而实现大位移的测量，因此对于工程中的裂缝与塌陷都能进行测量，且该装置在结构上实现位移的多次放缩，本传感器上等强度梁上下表面均贴有应变片可以排除温度的影响，灵敏度高，测量范围大大提高，数据精准，结构简单，稳定性强。
附图说明
[0025]图1是本专利技术整体俯视结构示意图；
[0026]图2是本专利技术圆套筒主视结构示意图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高精度的光纤光栅大位移传感器，其特征在于，所述的光纤光栅大位移传感器包括外壳(1)，顶盖(2)，位于外壳(1)内部的圆套筒(3)、复位弹簧(4)、齿条拉杆(9)、齿轮传动机构、滑块(13)、触头(14)、等强度梁15、光纤光栅16、滑道(17)，以及位于外壳(1)外部的固定支座(19)；所述的外壳(1)顶部设有可拆卸的顶盖(2)；所述外壳(1)左侧内壁的一端固定安装圆形套筒(3)，右侧内壁的同一端设有用于拉杆(9)穿过外壳(1)的通孔，还设有用于通过光纤光栅(16)的小孔(20)；所述复位弹簧(4)一端固定在圆形套筒(3)内，另一端与带齿条的拉杆(9)一端固定连接，带齿条的拉杆(9)另一端与固定支座(19)连接；所述的外壳(1)左右两侧内壁与水平布置的滑道(17)的两端固定连接，滑块(13)能够在滑道(17)上沿水平方向移动；所述外壳(1)右侧内壁中部安装水平布置的等强度梁(15)，等强度梁(15)的上下表面贴有光纤光栅(16)，光纤光栅(16)与外部解调仪连接，进行数据处理；所述的等强度梁(15)端部底面安装垂直布置的触头(14)，触头(14)与滑块(13)的类V型开槽(133)接触，滑块(13)滑动时触头可在V型槽口的斜面上滑动，进而引起等强度梁(15)的形变；所述的外壳(1)与顶盖(2)上均嵌有轴承(7)，转轴I(5)、转轴II(10)的两端分别插入对应的轴承(7)中；所述的齿轮传动机构包括转轴I(5)、转轴II(10)、大齿轮I(6)、小齿轮II(8)、大齿轮III(11)、中齿轮IV(12)、轴承(7)、销(21)、垫片(22)；所述转轴I(5)上装配有同轴的大齿轮I(8)与小齿轮II(6)，其中转轴I(5)上的大齿轮I(8)与带齿...

【专利技术属性】
技术研发人员：周扬，丁大飞，樊群营，庞锐，徐斌，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：