[发明专利]一种表贴式光纤光栅应变计

说明书

技术领域

本发明涉及一种工程量具，特别涉及一种测量物体受外界作用表面应变变化的表贴式光纤光栅应变计。

背景技术

目前，用于测量物体表面应变变化的主要方式为电阻式，电容式和电感式。最常用的就是电阻应变片，后两者少用。但是电式传感器，受腐蚀、疲劳、特别是雷电袭击等不利因素的影响，易于失效。

发明内容

针对电式传感器的不足，本发明提出了一种表贴式光纤光栅应变计，特别是光纤光栅(FBG)作为敏感元件提出一种表贴式FBG应变计为实现上述目的。

本发明采用的技术方案如下：

一种表贴式光纤光栅应变计，包括活动支架、固定支架、外壳、引出孔、拉动元件、压动元件、传输光纤和传动杆，所述的外壳同一侧上设有两个引出孔，所述的固定支架与外壳固定连接，所述的活动支架与外壳活动连接，所述的传动杆依次穿过外壳的第一侧壁、活动支架、固定支架和外壳的第二侧壁，传动杆包括内管和外管，内管末端与压动元件连接，外管末端与拉动元件连接，所述外管的同一侧设有定向元件Ⅰ、定向元件Ⅱ和定量程元件Ⅰ，所述内管的同一侧连接有定向元件Ⅲ、定向元件Ⅳ和定量程元件Ⅱ；所述的传输光纤从外壳的一个引出孔引入，依次穿过活动支架的第一个孔和固定支架的第一个孔，然后绕回穿过固定支架的第二个孔、活动支架的第二个孔，并从外壳的另一个引出孔引出，所述的传输光纤上设有测量光栅。

所述的传输光纤上还设有温补光栅。

所述的拉动元件和压动元件为矩形块，且在矩形块上设有螺纹孔和凹槽，所述的凹槽与传动杆配合。

所述的拉动元件和压动元件通过螺钉固定于被测物体上。

所述的外壳第一侧壁和外壳第二侧壁是两个对立平行面。

所述的定向元件Ⅰ和定向元件Ⅲ紧邻活动支架设置，所述的定向元件Ⅱ和定向元件Ⅳ紧邻固定支架设置。

所述的定量程元件Ⅰ设于距外壳的第一侧壁的内侧，且距离为d₂=7860*D；其中D为活动支架与固定支架之间的距离。

所述的定量程元件Ⅱ设于固定支架与外壳第二侧壁之间，且距固定支架的距离为d₁=7860*D；其中D为活动支架与固定支架之间的距离。

所述的内管和外管插接在一起，且外管壁上开有凹槽，凹槽的作用是为了把内壁暴漏出来，使得管与定向元件Ⅲ、定向元件Ⅳ和定量程元件Ⅱ相连，内管和外管是独立运动的。

所述的定向元件Ⅰ、定向元件Ⅱ、定向元件Ⅲ、定向元件Ⅳ、定量程元件Ⅰ、定量程元件Ⅱ均为矩形块。

所述的定量程元件确定传感器活动元件的移动范围不超过光栅的应变极限值。当传感器受到压应变时，压动元件（只在受压时活动的元件）活动而拉动元件（只在受拉时活动的元件）因定向元件Ⅱ与固定支架的作用并不活动。压动元件通过定向元件Ⅲ使活动支架活动进而使测量光栅FBG1受拉，此时光栅FBG2不受外界作用力的影响可作为温补光栅使用。光栅由于受定量元件Ⅱ的影响其应变始终小于光栅理论最大应变时，有效的保护传感器的敏感元件。当传感器受到拉应变时，拉动元件活动而压动元件因定向元件Ⅳ与固定支架的作用并不活动，拉动元件通过定向元件Ⅰ使活动支架活动进而使光栅FBG2受拉，此时光栅FBG1不受外界作用力的影响可作为温补光栅使用。传感器光栅由于受定量元件Ⅰ的影响其应变始终小于光栅理论最大应变时，有效的保护传感器的敏感元件。如此，该传感器实现其定向、定量程的特性。

为减少温度与应变之间的交叉敏感，所述传感器设有温补光栅。当该传感器受到压力时，温补光栅为FBG2；当该传感器受到拉力时，温补光栅为FBG1。如此的设计，可以很清晰的显示出被测物体是受压还是受拉。在被测物体受到不同外界作用时，敏感光栅和温补光栅互换，这样的设计可以明显的增加该传感器的使用寿命和增大其量程范围。

本发明的有益效果是：该应变计应该具有不受电磁干扰、定向性、互换性、定量程的特性。

附图说明

图1为该传感器的剖视图；

图2外壳结构俯视图；

图3外壳结构侧视图；

图4活动支架的侧视图；

图5活动元件2的俯视图；

图6传动杆与别的部件连接图；

图中：1活动支架，2固定支架，3外壳，4引出孔，5拉动元件，6压动元件，7螺纹孔，8传动杆，9定量程元件Ⅰ，10定量程元件Ⅱ，11定向元件Ⅲ，12定向元件Ⅰ,13定向元件Ⅱ，14定向元件Ⅳ，15内管，16外管，17传输光纤，FBG1光栅，FBG2光栅。

具体实施方式