[发明专利]一种用于船体姿态动态监测的光纤光栅传感器及应用

说明书

本发明涉及一种用于船体姿态动态监测的光纤光栅传感器及应用，其主要由传感器密封外壳盖，传感器外壳，传感器内部敏感结构。使用螺丝将传感器外壳与内部敏感结构固定，将光纤的三个光栅区域使用环氧树脂胶分别粘贴在三个不同方向上的柔性铰链与中心质量块之间，光纤由水密法兰连接到传输光缆。船体因外界环境发生的周期性横摇、纵摇和艏摇引起的船体三个方向角度变化，通过传感器的监测以及补偿算法可以得出船体姿态的变化情况。本发明利用铝合金结构外壳及密封外壳盖，保证了用于船体姿态动态监测的光纤光栅传感器在海洋领域应用的耐久性和可靠性。

技术领域

本发明属于光纤光栅传感器技术领域，特别是涉及一种用于船体姿态动态监测的光纤光栅传感器及应用。

背景技术

海洋中存在较多的不确定性，在海面上的船体经常会受到海浪的影响。海浪是海洋中的一种普遍现象，它是由海水的不规则波动而产生的。海上的船体受到波浪的影响，产生剧烈摇晃，进而会发生周期性横摇、纵摇和艏摇的运动，这不仅会影响船体的正常航行，更有可能严重损伤船体结构及船上设施。因此，如果能及时监测到船体的姿态变化，为船体工作人员提供可靠数据，势必会增强船体的结构安全，提高整体的安全性能。

光纤光栅作为光纤传感器的重要组成部分，除了具有普通光纤传感技术的防爆、抗腐蚀、抗电磁干扰、对电绝缘、无电传输等许多优点外，还有一些明显优于其它光纤传感技术的特点，如使用可靠性高，寿命长，波长在光束的传输过程中不受光源起伏、光纤弯曲损耗、连接损耗和探测器老化等因素的影响，并且可以将多个不同波长的光栅串联到一根光纤上，提高传感器的监测灵敏度，做到能够进行长期安全监测，因此光纤传感器适宜于在海洋船舶这样恶劣环境中使用。

由于海洋环境中存在着较多不确定因素，因此安装在船体上的传感器设备及其他装置必须要有较高的工作稳定性及监测数据的实时性，传统的民用、商用装置已经不能满足要求。本发明克服现有技术不足，实现船体姿态监测，将监测到的数据提供给船体工作人员，以做出相应的船体姿态调整，避免产生船体侧翻等不良影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种适用于海洋环境中船体姿态动态监测的光纤光栅传感器，从而实现在恶劣环境下船体姿态动态监测。

本发明为了实现上述目的，采用如下的技术方案：

一种用于船体姿态动态监测的光纤光栅传感器，其特征在于它主要包括：传感器密封外壳盖10，传感器外壳3，传感器内部敏感结构；

其中传感器密封外壳盖10四周设有密封凹槽11，将硅胶制成的密封胶条嵌套到密封凹槽中，在传感器密封外壳盖10上设有四个外壳盖固定孔12，外壳盖固定孔12安装硅胶密封垫后，通过固定螺丝与传感器外壳螺纹孔4进行固定密封，传感器外壳3的侧面设有水密法兰安装孔13和四个螺纹固定孔14，通过螺丝固定水密法兰2，传感器内部敏感结构与传感器外壳3的固定是通过传感器外壳安装通孔5与铰链结构固定；

所述的传感器内部敏感结构包括光纤1，铍青铜质量块7，铍青铜柔性铰链6；其中光纤1由串联三个不同波长的栅区9构成，铍青铜柔性铰链6和铍青铜质量块7为一体成型结构，且铍青铜柔性铰链6含有三个不同方向的柔性铰链，光纤光栅通过环氧树脂胶8粘贴附着在铍青铜质量块7和铍青铜柔性铰链6的之间，传感器内部的光纤1通过固定在传感器外壳3侧面的水密法兰2与船体的传输光缆相连，将光纤光栅波长的变化传输到解调仪。

本发明所述用于船体姿态动态监测的光纤光栅传感器，其特征在于：使用参考光栅法消除温度对船体姿态监测的影响，确保传感器测量的准确性。所述传感器外壳3及传感器密封外壳盖10都是由一整块的铝合金经过切割、打磨、氧化步骤加工而成，未经过拼接焊接的过程。

本发明进一步公开了用于船体姿态动态监测的光纤光栅传感器的使用方法，其特征在于：