用於柔性防護網受力變形監測的光纖光柵彎曲傳感器的製作方法

2023-08-07 17:24:01 2

專利名稱：用於柔性防護網受力變形監測的光纖光柵彎曲傳感器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及傳感器，特別涉及一種用於柔性防護網受力變形監測的光纖光柵彎曲傳感器。
背景技術：
光纖光柵彎曲傳感器與傳統的電類傳感器相比有很多優點，如無源無電，質量輕， 體積小，在戶外安裝使用，抗強電磁幹擾，信號傳輸距離遠，可實現多點分布式測量，因此， 在傳感領域倍受關注。由於我國是一個山地大國，崩塌、滾石等自然災害長期以來對鐵路運輸帶來了巨大的損失和安全威脅。隨著經濟的發展，列車在不斷提速，當列車在高速運行時，一旦有滾石等異物侵入鐵路限界，如果列車司機不能及時發現險情，容易造成嚴重的列車脫軌事故， 甚至造成巨大的災難。安裝在鐵路沿線兩側的被動柔性防護網，由於具有足夠的強度和柔性，常用來攔截滾石等異物入侵鐵路限界，通過在被動柔性防護網的上支撐繩安裝光纖光柵彎曲傳感器，可以監測防護網滾石衝擊下的變形大小，從而判斷入侵滾石的衝擊能量的大小以及衝擊後防護網的狀態，為鐵路沿線的安全監測系統提供基本數據。《光學學報》2006年7月沈卷第7期公開了一種基於四芯光纖的彎曲傳感器，該光纖彎曲傳感器採用一段四芯光纖作為敏感單元，四個纖芯作為一個四光束幹涉儀，在光纖出射端遠場形成周期分布的幹涉格子，利用格子光場的移動來測量彎曲曲率半徑，該傳感器信號的識別困難，不適用於儀器的實時監測，而且光源和探測分別布置在光纖兩端，測量不方便。《光子學報》2011年40卷第2期公開了一種基於麥可遜幹涉的光纖彎曲傳感器，該光纖彎曲傳感器是將兩根光纖組成的光纖帶固定於彈性彎曲結構上產生麥可遜幹涉信號，用光纖折射率匹配液填充微型腔，採用相位生成載波技術對相位幹涉信號進行調製和解調，實現對曲率的測量，該傳感器體積小，質量輕，解析度高，但是測量系統複雜，不適合於多點分布式測量。專利申請號2005100244 . 1、公開號CN1664495的發明專利申請公開說明書公開了一種同時測量彎曲曲率和彎曲方向的彎曲傳感器，該彎曲傳感器採用方法是將單模光纖分別將三個長周期光纖光柵相互級聯，其中兩個長周期光纖光柵對彎曲最敏感方向相互交叉45度夾角，具有體積小，成本低，易埋入被測工程結構等特點，但是存在結構複雜和製造困難的不足，且不適用於惡劣的戶外環境。專利申請號200810171597. 0、公開號CN1014M509的發明專利申請公開說明書中
也公開了一種彎曲傳感器，該彎曲傳感器通過將多個應變敏感元件布置在基部構件的一個側面上的寬度方向上的不同位置處並且被布置在基部構件的厚度方向上的兩個以上的不同位置來實現對彎曲的測量，由於該傳感器的應變敏感元件採用的是電阻應變片，因此該結構不具備抗電磁幹擾、耐腐蝕，多點分布式測量的能力。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種用於柔性防護網受力變形監測的光纖光柵彎曲傳感器，具有靈敏度高、抗強電磁幹擾的特點，而且耐腐蝕，可在戶外環境中使用，並方便地實現多點分布式測量。本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案如下本實用新型用於柔性防護網受力變形監測的光纖光柵彎曲傳感器，其特徵是它包括其外表面上環向等距間隔開設有三條縱向凹槽的塑料棒，以及沿塑料棒縱向間隔布設的第一組光纖光柵、第二組光纖光柵，第一組光纖光柵、第二組光纖光柵各由分別固定於三條縱向凹槽內的三隻光纖光柵構成，每一條縱向凹槽內的兩隻光纖光柵串接，並串接有延伸出塑料棒縱向一端的引出尾纖。本實用新型的有益效果是，靈敏度高，抗強電磁幹擾，耐腐蝕，可在戶外環境中使用，實現多點分布式測量；測量信號可靠，傳輸距離遠，便於構建遠程安全監測系統；採用差動的方式進行溫度補償，消除溫度對彎曲的測量的影響，同時提高了測量靈敏度。

本說明書包括如下兩幅附圖圖1是本實用新型用於柔性防護網受力變形監測的光纖光柵彎曲傳感器的橫斷面結構示意圖；圖2是沿圖1中A-A線的剖視圖。圖中示出零部件、部位名稱及所對應的標記塑料棒10、縱向凹槽11、封裝層12、 光纖光柵20、第一組光纖光柵21、第二組光纖光柵22、引出尾纖23、管接頭30。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。參照圖1和圖2，本實用新型用於柔性防護網受力變形監測的光纖光柵彎曲傳感器，它包括其外表面上環向等距間隔開設有三條縱向凹槽11的塑料棒10，以及沿塑料棒10 縱向間隔布設的第一組光纖光柵21、第二組光纖光柵22，第一組光纖光柵21、第二組光纖光柵22分別靠近塑料棒10的縱向一端。第一組光纖光柵21、第二組光纖光柵22各由分別固定於三條縱向凹槽11內的三隻光纖光柵20構成，每一條縱向凹槽11內的兩隻光纖光柵20串接，並串接有延伸出塑料棒10縱向一端的引出尾纖23。為保護引出尾纖23，所述縱向凹槽11內填充膠黏劑形成封裝層12，所述塑料棒10在引出尾纖23的延伸端設置有管接頭30，通常，首先在塑料棒10上加工三條相隔120°的縱向凹槽11，再將串接好的兩隻光纖光柵21放入縱向凹槽11中，並用膠黏劑將縱向凹槽11填充、封滿形成封裝層12。待膠黏劑凝固後將管接頭30裝在塑料棒10的一端。將做好的光纖光柵彎曲傳感器安裝在柔性防護網的上支撐繩上，塑料棒10上布置的第一組光纖光柵21、第二組光纖光柵22可以測得塑料棒10的彎曲曲率，從而得到塑料棒10的彎曲形狀，再根據塑料棒10的彎曲變形大小來得到防護網在滾石衝擊作用下的變形大小。以上所述只是用圖解說明本實用新型用於柔性防護網受力變形監測的光纖光柵彎曲傳感器的一些原理，並非是要將本實用新型局限在所示和所述的具體結構和適用範圍內，故凡是所有可能被利用的相應修改以及等同物，均屬於本實用新型所申請的專利範圍。
權利要求1.用於柔性防護網受力變形監測的光纖光柵彎曲傳感器，其特徵是它包括其外表面上環向等距間隔開設有三條縱向凹槽(11)的塑料棒(10)，以及沿塑料棒(10)縱向間隔布設的第一組光纖光柵(21)、第二組光纖光柵(22)，第一組光纖光柵(21)、第二組光纖光柵02)各由分別固定於三條縱向凹槽(11)內的三隻光纖光柵00)構成，每一條縱向凹槽(11)內的兩隻光纖光柵OO)串接，並串接有延伸出塑料棒(10)縱向一端的引出尾纖 (23)。
2.如權利要求1所述的用於柔性防護網受力變形監測的光纖光柵彎曲傳感器，其特徵是所述塑料棒(10)在引出尾纖的延伸端設置有管接頭(30)。
3.如權利要求1或2所述的用於柔性防護網受力變形監測的光纖光柵彎曲傳感器，其特徵是所述縱向凹槽(11)內填充膠黏劑形成封裝層(12)。
專利摘要用於柔性防護網受力變形監測的光纖光柵彎曲傳感器，它包括其外表面上環向等距間隔開設有三條縱向凹槽(11)的塑料棒(10)，以及沿塑料棒(10)縱向間隔布設的第一組光纖光柵(21)、第二組光纖光柵(22)，第一組光纖光柵(21)、第二組光纖光柵(22)各由分別固定於三條縱向凹槽(11)內的三隻光纖光柵(20)構成，每一條縱向凹槽(11)內的兩隻光纖光柵(20)串接，並串接有延伸出塑料棒(10)縱向一端的引出尾纖(23)。具有靈敏度高、抗強電磁幹擾的特點，而且耐腐蝕，可在戶外環境中使用，實現多點分布式測量；測量信號可靠，傳輸距離遠，便於構建遠程安全監測系統；消除溫度對彎曲的測量的影響。
文檔編號G01B11/16GK202329571SQ201120494780
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月2日 優先權日2011年12月2日
發明者張東生, 戴玉堂, 李安洪, 王智猛, 褚宇光, 賴紫輝, 魏永幸 申請人:中鐵二院工程集團有限責任公司