一种基于制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于

【技术实现步骤摘要】
一种基于F
‑
P干涉的光纤智能螺栓


[0001]本技术涉及光纤传感
，具体涉及一种基于
F
‑
P
干涉的光纤智能螺栓
。

技术介绍

[0002]螺栓是航空航天
、
轨道交通
、
机械
、
电力
、
土木等行业常用的连接零件，应用十分广泛
。
在不同的螺栓应用环境中，高低温变化
、
高压
、
高频振动
、
载荷冲击等因素都可能会致使螺栓失效，螺栓的失效将直接导致结构安全性急剧降低，特别是安装在大型
、
安全需求较高的结构中螺栓，若出现失效，结构就损伤就会不断积累，扩散，最终造成严重事故，如电塔倒塌
、
飞机失事
、
列车脱轨
、
桥梁倒塌等事故
。
因此通过结构健康监测的方式监测螺栓的健康状况，及时掌握螺栓的失效状态，能够极大的降低事故的发生，因此对螺栓健康状态进行实时监测有着重要的意义
。
[0003]在早先的螺栓监测中，电阻应变片常被安装在螺栓周围部件上，通过测量部件应变推断螺栓受到的轴向力，或者安装在螺栓两端测量螺栓两端紧固过程中的伸长量来获得螺栓的紧固力大小
。
但由于这种方法牢固性低，安装部位的应变分布与螺栓实际受到的应变差异较大，后期人们将电阻应变片安装到螺栓头中或者埋入到螺杆中进行监测
。
>[0004]电阻应变片在安装件受力变形时电阻值变化敏感，监测系统可通过电阻值转换得到螺栓的应变值，因而在螺栓中安装电阻应变片可较准确的掌握螺栓的松动情况，但电阻应变片在使用时同样会因为电场等外界环境的影响而降低监测精度，因此需要一种既有类似电阻应变片的功能，同时又能抗电磁干扰
、
灵敏度高的传感器，并将其与螺栓结合以实现螺栓工作状态的监测
。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于提供一种基于
F
‑
P
干涉的光纤智能螺栓，以解决现有技术中螺栓内应变片易受干扰从而导致监测精度降低的技术问题
。
[0006]为实现上述目的，本技术提供了以下技术方案：
[0007]本技术提供的一种基于
F
‑
P
干涉的光纤智能螺栓，包括螺栓本体
、
光纤探头组件以及光纤解调组件；螺栓本体轴向上形成有中心孔，光纤探头组件包括金属插芯以及单模光纤，金属插芯连接于中心孔内，金属插芯上形成有用于单模光纤通过的通孔；
[0008]单模光纤的一端连接于金属插芯设置于中心孔内的一端，单模光纤的另一端连接有光纤解调组件；金属插芯连接于中心孔内的一端与中心孔内端面间形成有
FP
干涉腔
。
[0009]可选的或优选的，单模光纤的一端与金属插芯设置于中心孔内一端的连接方式为玻璃焊接
。
[0010]可选的或优选的，
FP
干涉腔在轴向上的最小长度为
d
，
d
为
500
‑
800
μ
m。
[0011]可选的或优选的，螺栓本体远离单模光纤的一端形成有螺纹部，中心孔的底面位于螺栓本体上端与螺纹部之间，且中心孔的底面位于距螺纹部的
1/3
处
。
[0012]可选的或优选的，通孔的直径为
0.2mm
‑
0.25mm
，通孔靠近螺纹部的一侧形成有渐
扩段，渐扩段最大直径为
1mm
‑
1.5mm。
[0013]可选的或优选的，光纤解调组件包括与单模光纤连接的环形器
、
分别与环形器连接的扫描激光光源和光电探测器以及与光电探测器连接的上位机
。
[0014]基于上述技术方案，本技术至少可以产生如下技术效果：
[0015]本技术提供的一种基于
F
‑
P
干涉的光纤智能螺栓，通过将单模光纤
、
光纤解调组件与螺栓本体的结合，具有体积小
、
重量轻
、
抗电磁干扰
、
耐腐蚀
、
易于组成传感网络以及使用寿命长等多个效果；通过单模光纤和金属插芯之间采用玻璃焊接的工艺，使得金属插芯
、
玻璃焊料
、
及光纤之间热膨胀系数相匹配，不会导致温度变化导致光纤脱落等情况，整体可靠性较高
。
[0016]整体结构
、
工艺流程简单，且光纤
、
结构件之间的连接均使用焊接的方式，可靠性较高，使用寿命长
。
同时由于
F
‑
P
腔灵敏度高的特点，对螺栓本身只需加工一个尺寸较小的盲孔，对螺栓本身机械强度影响较小
。
附图说明
[0017]图1是本技术基于
F
‑
P
干涉的光纤智能螺栓的整体结构示意图；
[0018]图2是图1中
A
部的局部放大示意图；
[0019]图3是本技术基于
F
‑
P
干涉的光纤智能螺栓中光纤解调组件原理图；
[0020]图4是本技术基于
F
‑
P
干涉的光纤智能螺栓中通过光纤解调组件得到的干涉光谱信号图；
[0021]图5是是本技术基于
F
‑
P
干涉的光纤智能螺栓中通过光纤解调组件得到的频谱图
。
[0022]图中：
1、
单模光纤；
2、
金属插芯；
3、
螺栓本体；
4、FP
干涉腔；
5、
螺纹部；
6、
渐扩段；
7、
通孔；
8、
中心孔；
9、
扫描激光光源；
10、
环形器；
11、
光电探测器；
12、
上位机
。
具体实施方式
[0023]下面将结合本技术实施例中的附图对本技术实施例中的技术方案进行清楚
、
完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本技术中的实施例本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例都属于本技术保护的范围
。
[0024]【
实施例
】
[0025]请参阅图1，一种基于
F
‑
P
干涉的光纤智能螺栓，包括螺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于
F
‑
P
干涉的光纤智能螺栓，其特征在于，包括螺栓本体
(3)、
光纤探头组件以及光纤解调组件；所述螺栓本体
(3)
轴向上形成有中心孔
(8)
，所述光纤探头组件包括金属插芯
(2)
以及单模光纤
(1)
，金属插芯
(2)
连接于所述中心孔
(8)
内，所述金属插芯
(2)
上形成有用于所述单模光纤
(1)
通过的通孔
(7)
；所述单模光纤
(1)
的一端连接于所述金属插芯
(2)
设置于所述中心孔
(8)
内的一端，所述单模光纤
(1)
的另一端连接有光纤解调组件；所述金属插芯
(2)
连接于所述中心孔
(8)
内的一端与所述中心孔
(8)
内端面间形成有
FP
干涉腔
(4)。2.
根据权利要求1所述的基于
F
‑
P
干涉的光纤智能螺栓，其特征在于，所述单模光纤
(1)
的一端与所述金属插芯
(2)
设置于所述中心孔
(8)
内一端的连接方式为玻璃焊接
。3.
根据权利要求1所述的基于
F
‑
P
干涉的光纤智能螺栓，其特征在于，所述
FP
干涉腔
(4)
在轴向上的最小长度为
d
，

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟鉴，代勇波，林吉凯，谭银银，李骞，代志国，任清，彭鹏，
申请(专利权)人：成都凯天电子股份有限公司，
类型：新型
国别省市：