專利名稱：用于柔性防護(hù)網(wǎng)受力變形監(jiān)測的光纖光柵彎曲傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及傳感器，特別涉及一種用于柔性防護(hù)網(wǎng)受力變形監(jiān)測的光纖光柵彎曲傳感器。
背景技術(shù)：
光纖光柵彎曲傳感器與傳統(tǒng)的電類傳感器相比有很多優(yōu)點(diǎn)，如無源無電，質(zhì)量輕，體積小，在戶外安裝使用，抗強(qiáng)電磁干擾，信號(hào)傳輸距離遠(yuǎn)，可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)分布式測量，因此，在傳感領(lǐng)域倍受關(guān)注。由于我國是一個(gè)山地大國，崩塌、滾石等自然災(zāi)害長期以來對(duì)鐵路運(yùn)輸帶來了巨大的損失和安全威脅。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，列車在不斷提速，當(dāng)列車在高速運(yùn)行時(shí)，一旦有滾石等異物侵入鐵路限界，如果列車司機(jī)不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情，容易造成嚴(yán)重的列車脫軌事故，甚至造成巨大的災(zāi)難。安裝在鐵路沿線兩側(cè)的被動(dòng)柔性防護(hù)網(wǎng)，由于具有足夠 的強(qiáng)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(dòng)柔性防護(hù)網(wǎng)的上支撐繩安裝光纖光柵彎曲傳感器，可以監(jiān)測防護(hù)網(wǎng)滾石沖擊下的變形大小，從而判斷入侵滾石的沖擊能量的大小以及沖擊后防護(hù)網(wǎng)的狀態(tài)，為鐵路沿線的安全監(jiān)測系統(tǒng)提供基本數(shù)據(jù)。Yong-Sen Yu在其發(fā)表的“Bead Sensor Using an Embedded Etched Fiber BraggGrating ”一文中提出，利用光功率計(jì)來測量嵌入在梁中的光纖光柵的反射功率來測量梁的曲率，該傳感器體積小，成本低，不受溫度的影響，但是該傳感器采用光功率計(jì)進(jìn)行測量，測量信號(hào)易受到光強(qiáng)度波動(dòng)的影響。趙士剛等人提出一種基于四芯光纖的彎曲傳感器(參看文獻(xiàn)“四芯光纖彎曲傳感器”，來自期刊《光學(xué)學(xué)報(bào)》，2006年7月，26卷第7期)，該傳感器采用一段四芯光纖作為敏感單元，四個(gè)纖芯作為一個(gè)四光束干涉儀，在光纖出射端遠(yuǎn)場形成周期分布的干涉格子，利用格子光場的移動(dòng)來測量彎曲曲率半徑，該傳感器信號(hào)的識(shí)別困難，不適用于儀器的實(shí)時(shí)監(jiān)測，而且光源和探測分別布置在光纖兩端，測量不方便。林巧等人所研究出的基于邁克爾遜干涉的光纖彎曲傳感器(參看文獻(xiàn)“基于邁克爾遜干涉的光纖彎曲傳感器”，來自期刊《光子學(xué)報(bào)》，2011年，40卷第2期)，將兩根光纖組成的光纖帶固定于彈性彎曲結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生邁克爾遜干涉信號(hào)，用光纖折射率匹配液填充微型腔，采用相位生成載波技術(shù)對(duì)相位干涉信號(hào)進(jìn)行調(diào)制和解調(diào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)曲率的測量，該傳感器體積小，質(zhì)量輕，分辨率高，但是測量系統(tǒng)復(fù)雜，不適合于多點(diǎn)分布式測量。專利號(hào)為200510024426. I的中國專利“同時(shí)測量彎曲曲率和彎曲方向的彎曲傳感器”，采用方法是將單模光纖分別將三個(gè)長周期光纖光柵相互級(jí)聯(lián)，其中兩個(gè)長周期光纖光柵對(duì)彎曲最敏感方向相互交叉45度夾角，該傳感器具有體積小，成本低，易埋入被測工程結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)，但是該傳感器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，不適用于惡劣的戶外環(huán)境。專利號(hào)為CN 101424509A的中國專利“彎曲傳感器”，通過將多個(gè)應(yīng)變敏感元件布置在基部構(gòu)件的一個(gè)側(cè)面上的寬度方向上的不同位置處并且被布置在基部構(gòu)件的厚度方向上的兩個(gè)以上的不同位置來實(shí)現(xiàn)對(duì)彎曲的測量，由于該傳感器的應(yīng)變敏感元件采用的是電阻應(yīng)變片，因此該結(jié)構(gòu)不具備抗電磁干擾、耐腐蝕，多點(diǎn)分布式測量的能力。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于柔性防護(hù)網(wǎng)受力變形監(jiān)測的光纖光柵彎曲傳感器，靈敏度高，抗強(qiáng)電磁干擾，而且測量信號(hào)可靠。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下本實(shí)用新型本實(shí)用新型用于柔性防護(hù)網(wǎng)受力變形監(jiān)測的光纖光柵彎曲傳感器，其特征是它包括塑料棒和周向相隔120度固定設(shè)置于其上的三路光纖，該三路光纖各連接有兩個(gè)分別接近塑料棒兩端處的光纖光柵。本實(shí)用新型的有益效果是，靈敏度高，抗強(qiáng)電磁干擾，耐腐蝕，可在戶外環(huán)境中使用，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)分布式測量；測量信號(hào)可靠，傳輸距離遠(yuǎn)，便于構(gòu)建遠(yuǎn)程安全監(jiān)測系統(tǒng)；采用差動(dòng)的方式進(jìn)行溫度補(bǔ)償，消除的溫度對(duì)彎曲的測量的影響，同時(shí)提高了測量靈敏度。
本說明書包括如下兩幅附圖圖I是用于柔性防護(hù)網(wǎng)受力變形監(jiān)測的光纖光柵彎曲傳感器的斷面圖；圖2是用于柔性防護(hù)網(wǎng)受力變形監(jiān)測的光纖光柵彎曲傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。圖中示出零部件、部位名稱及所對(duì)應(yīng)的標(biāo)記塑料棒10、光纖11、光纖12、光纖13、光纖光柵14、管接頭15。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。參照圖I和圖2，本實(shí)用新型用于柔性防護(hù)網(wǎng)受力變形監(jiān)測的光纖光柵彎曲傳感器，它包括塑料棒10和周向相隔120度固定設(shè)置于其上的三路光纖11、12、13，該三路光纖
11、12、13上各連接有兩個(gè)分別接近塑料棒10兩端處的光纖光柵14。。參照圖1，通常，所述塑料棒10的外圓周面上周向相隔120度開設(shè)有三條凹槽，三路光纖11、12、13各粘接固定于其中一條凹槽內(nèi)，凹槽由膠黏劑填充。所述塑料棒10 —端安裝有管接頭15，用來保護(hù)光纖11、12、13引出的尾纖。本實(shí)用新型固定于柔性防護(hù)網(wǎng)的上支撐繩上。塑料棒上布置的光纖光柵可以測得塑料棒的彎曲曲率，從而得到塑料棒的彎曲形狀。再根據(jù)塑料棒的彎曲變形大小來得到防護(hù)網(wǎng)在滾石沖擊作用下的變形大小。與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下突出特點(diǎn)靈敏度高，抗強(qiáng)電磁干擾，耐腐蝕，可在戶外環(huán)境中使用，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)分布式測量；測量信號(hào)可靠，傳輸距離遠(yuǎn)，便于構(gòu)建遠(yuǎn)程安全監(jiān)測系統(tǒng)；采用差動(dòng)的方式進(jìn)行溫度補(bǔ)償，消除的溫度對(duì)彎曲的測量的影響，同時(shí)提高了測量靈敏度。以上所述只是用圖解說明本實(shí)用新型用于柔性防護(hù)網(wǎng)受力變形監(jiān)測的光纖光柵彎曲傳感器的一些原理，并非是要將本實(shí)用新型局限在所示和所述的具體結(jié)構(gòu)和適用范圍內(nèi)，故凡是所有可能被利用的相應(yīng)修改以及等同物，均屬于本實(shí)用新型所申請的專利范圍。
權(quán)利要求1.用于柔性防護(hù)網(wǎng)受力變形監(jiān)測的光纖光柵彎曲傳感器，其特征是它包括塑料棒(10)和周向相隔120度固定設(shè)置于其上的三路光纖(11、12、13)，該三路光纖(11、12、13)各連接有兩個(gè)分別接近塑料棒(10)兩端處的光纖光柵(14)。
2.如權(quán)利要求I所述用于柔性防護(hù)網(wǎng)受力變形監(jiān)測的光纖光柵彎曲傳感器，其特征是所述塑料棒(10)的外圓周面上周向相隔120度開設(shè)有三條凹槽，三路光纖(11、12、13)各粘接固定于其中一條凹槽內(nèi)。
3.如權(quán)利要求2所述用于柔性防護(hù)網(wǎng)受力變形監(jiān)測的光纖光柵彎曲傳感器，其特征是所述塑料棒(10) —端安裝有管接頭(15)。
專利摘要用于柔性防護(hù)網(wǎng)受力變形監(jiān)測的光纖光柵彎曲傳感器，靈敏度高，抗強(qiáng)電磁干擾，而且測量信號(hào)可靠。它包括塑料棒(10)和周向相隔120度固定設(shè)置于其上的三路光纖(11、12、13)，該三路光纖(11、12、13)各連接有兩個(gè)分別接近塑料棒(10)兩端處的光纖光柵(14)。
文檔編號(hào)G01B11/16GK202692951SQ20122036439
公開日2013年1月23日 申請日期2012年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月26日
發(fā)明者褚宇光, 王智猛, 李安洪, 魏永幸, 賴紫輝, 張東生, 戴玉堂 申請人:中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司