专利名称：光纤型拉线位移传感装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于光纤传感技术领域，特别涉及一种光纤型拉线位移传感装置。
背景技术：
拉线式位移传感器在上世纪五十年代面世后，广泛用于机械加工测量及其他生产 生活中，其基本结构包括外壳、拉线、卷线轮、蜗簧和电位器，卷线轮与电位器同轴固定连 接，外壳上有出线孔，测试待测物体位移时，拉线从拉线孔伸出，其原理是将拉线伸长过程 中，带动卷线轮的转动，然后通过电位器将卷线轮的转动转化为可以计量、传送的电信号， 在将电信号换算为拉线伸长的距离，达到测试待测物体位移的目的。由于其工作原理简单、 成本低、适应环境能力强且精度高，所以应用范围较广。但由于卷线轮与电位器是同轴的，在电位器旋转圈数较多时，电位器磨损严重，使 其精度和使用寿命大打折扣；另外传统的拉线式位移传感器是以电荷为基础传送信号，则 在许多有电磁干扰及强电磁场环境下使用中干扰多，并在需要构建传感器阵列及远距离信 号传输时问题很多，系统的复杂程度和成本急剧上升，从而限制了其使用。如在对山体滑坡 进行预警监测中，需要时刻跟踪山体表面分布多个裂缝的扩展大小及速度，采用拉线式传 感器是一种较好的选择，但现有的以电荷为基础的拉线传感器一方面构建分布式或准分布 式传感器阵列困难，另一方面对电磁干扰敏感，而现实生活中当出现较大雨量时也正是山 体滑坡最危险的关键时刻，而此时一般都会伴随雷暴天气，从而使传统的拉线传感器无法 胜任该项工作。中国专利申请号200810201667. 2《一种拉线式光纤光栅位移传感器》的专利中提 出了一种方案是以光纤光栅为传感单元替代了传统拉线传感器的电位器来对拉线的伸长 进行计量，并通过光纤将该信号传输，该种光纤光栅拉线式位移传感器具有诸多优点，如抗 电磁干扰、体积小、精度高、易于构建准分布式传感器阵列，以及可以将光信号的远距离传 输达到远距离监测的目的，使监测人员脱离了诸如山体滑坡这样的危险区域。但光纤光栅 类型的传感器都有一个共同的缺点是监测仪器成本较高，其光源不仅需要是宽带光源，还 要求具有较高的功率，特别是组网阵列型传感系统需要更宽的输出光谱和更高输出光功率 的光源，另外对回波光信号的检测需要较高精度的设备，这也使监测设备复杂成本高，这些 都限制了该类光纤光栅拉线传感器的推广使用。

实用新型内容本实用新型的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种光纤型拉线位移传 感装置。本实用新型能够根据需要构建传感阵列，满足大范围、大变形监测的要求，且其结 构简单、设计合理、加工制作方便且使用方式灵活、灵敏度高、使用效果好、成本低。为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是光纤型拉线位移传感装置，其特 征在于包括壳体，所述壳体内设置有卷线轮、拉线、蜗簧、滑杆、基板一、基板二和传动单 元，所述拉线缠绕在卷线轮上且拉线的末尾端固定在卷线轮上，所述拉线的起始端通过拉
3线口从所述壳体伸出，所述拉线的起始端设置有拉线头，所述传动单元的输入端安装在卷 线轮上，所述基板一安装在传动单元的输出端，所述基板一能在传动单元的带动下相对传 动单元发生位移，所述蜗簧安装在传动单元上用于对传动单元的复位，所述滑杆的一端活 动安装在基板一的上端，所述滑杆的另一端通过基板二固定在壳体上，在基板一和基板二 之间布设有光纤弯曲传感单元，所述光纤弯曲传感单元包括信号光纤、供信号光纤穿过的 曲线型测试通道和与信号光纤相接且对信号光纤中的光信号功率变化量进行同步测试与 分析处理的测试单元，所述测试单元与连接有处理单元，所述曲线型测试通道包括曲线型 支架以及连续布设在所述曲线型支架上相对两侧的多个A侧变形齿和多个B侧变形齿，多 个A侧变形齿和多个B侧变形齿之间呈交错布设且二者的头部间形成供一个或多个信号光 纤穿过的曲线型通道，A侧变形齿和B侧变形齿对应布设在信号光纤两侧。上述的光纤型拉线位移传感装置，所述传动单元为转动轴和传动杆，所述转动轴 通过轴承一安装在壳体内壁，所述传动杆与转动轴同轴连接，所述基板一安装在传动杆上 且所述基板一和传动杆为螺纹配合，所述蜗簧安装在转动轴上。上述的光纤型拉线位移传感装置，所述基板二固定壳体内壁。上述的光纤型拉线位移传感装置，所述基板二上设置有与基板二滑动配合的调整 螺杆，所述调整螺杆穿出壳体，且所述调整螺杆与壳体螺纹配合。上述的光纤型拉线位移传感装置，所述曲线型支架为曲线型壳体，所述曲线型壳 体一端固定在基板一上，所述曲线型壳体的另一端通过辅助弹簧与基板二相连接。上述的光纤型拉线位移传感装置，所述曲线型支架由弹簧构成，A侧变形齿和B侧 变形齿对应布设在弹簧中相邻相邻两圈弹簧丝之间。上述的光纤型拉线位移传感装置，所述曲线型支架由波纹管构成，A侧变形齿和B 侧变形齿对应布设在波纹管的管壁上内凹处的相对两个侧面上。上述的光纤型拉线位移传感装置，所述曲线型支架由两块与基板相平行锯齿板组 成，信号光纤夹持在两锯齿板之间，所述锯齿板通过辅助弹簧与基板一相连接。上述的光纤型拉线位移传感装置，所述的信号光纤的一端安置有光反射装置，信 号光纤的另一端通过延长光纤连接一 1X2光分路器的1 口，1X2光分路器的2 口接测试单兀。本实用新型与现有技术相比具有以下优点1、本实用新型具有结构简单、设计合理、操作方法方便且使用方式灵活、灵敏度 尚；2、本实用新型因使用光纤弯曲传感单元，使本装置具有抗电磁干扰、灵敏度高、电 绝缘性好、安全可靠、耐腐蚀、可远距离检测、便于复用组网等诸多优点；3、本实用新型由于可以采用的光源-光功率法测试，从而可以大幅度降低测试单 元的成本，从而使本装置的整体成本大幅度降低，使本装置具有广阔的使用范围。4、本实用新型因利用了光纤弯曲传感单元高精度和高敏感特点，从而可以根据需 要选择合适的拉线长度满足实际需求，其拉线长度可以轻松的达到数米至数十米的范围， 使本装置具有更广的使用范围。综上所述，本实用新型结构简单、设计合理、加工制作方便且使用方式灵活、灵敏 度高、使用效果好，并具有成本低、可以远距离检测、易组网复用等优点，使本实用新型的装置具有良好的使用前景。下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本实用新型实施移图2为本实用新型实施移图3为本实用新型实施移图4为本实用新型实施移图5为本实用新型实施移图6为本实用新型实施移图7为本实用新型实施移图8为本实用新型实施移图9为本实用新型实施移图10为本实用新型实施图11为本实用新型实施附图标记说明
权利要求1.光纤型拉线位移传感装置，其特征在于包括壳体(10)，所述壳体(10)内设置有卷 线轮(13)、拉线(15)、蜗簧(17)、滑杆(21)、基板一 O)、基板二(3)和传动单元，所述拉线 (15)缠绕在卷线轮(13)上且拉线(15)的末尾端固定在卷线轮(13)上，所述拉线(15)的起 始端通过拉线口 04)从所述壳体(10)伸出，所述拉线(15)的起始端设置有拉线头(20)， 所述传动单元的输入端安装在卷线轮(1 上，所述基板一( 安装在传动单元的输出端， 所述基板一( 能在传动单元的带动下相对传动单元发生位移，所述蜗簧(17)安装在传动 单元上用于对传动单元的复位，所述滑杆的一端活动安装在基板一 O)的上端，所述 滑杆的另一端通过基板二(3)固定在壳体(10)上，在基板一( 和基板二 C3)之间 布设有光纤弯曲传感单元，所述光纤弯曲传感单元包括信号光纤(33)、供信号光纤(33)穿 过的曲线型测试通道和与信号光纤(3 相接且对信号光纤(3 中的光信号功率变化量进 行同步测试与分析处理的测试单元(5)，所述测试单元(5)与连接有处理单元(7)，所述曲 线型测试通道包括曲线型支架以及连续布设在所述曲线型支架上相对两侧的多个A侧变 形齿(4-1)和多个B侧变形齿G-2)，多个A侧变形齿(4-1)和多个B侧变形齿(4- 之间 呈交错布设且二者的头部间形成供一个或多个信号光纤(3 穿过的曲线型通道，A侧变形 齿(4-1)和B侧变形齿(4-2)对应布设在信号光纤(33)两侧。
2.根据权利要求1所述的光纤型拉线位移传感装置，其特征在于所述传动单元为转 动轴(11)和传动杆(18)，所述转动轴(11)通过轴承一(1 安装在壳体(10)内壁，所述 传动杆(18)与转动轴(11)同轴连接，所述基板一( 安装在传动杆(18)上且所述基板一 (2)和传动杆(18)为螺纹配合，所述蜗簧(17)安装在转动轴(11)上。
3.根据权利要求2所述的光纤型拉线位移传感装置，其特征在于所述基板二(3)固 定壳体(10)内壁。
4.根据权利要求2所述的光纤型拉线位移传感装置，其特征在于所述基板二(3)上 设置有与基板二 C3)滑动配合的调整螺杆(30)，所述调整螺杆(30)穿出壳体(10)，且所述 调整螺杆(30)与壳体(10)螺纹配合。
5.根据权利要求4所述的光纤型拉线位移传感装置，其特征在于所述曲线型支架为 曲线型壳体G)，所述曲线型壳体(4) 一端固定在基板一(2)上，所述曲线型壳体的另 一端通过辅助弹簧0 与基板二( 相连接。
6.根据权利要求4所述的光纤型拉线位移传感装置，其特征在于所述曲线型支架由 弹簧(38)构成，A侧变形齿G-1)和B侧变形齿(4-2)对应布设在弹簧(38)中相邻相邻 两圈弹簧丝之间。
7.根据权利要求4所述的光纤型拉线位移传感装置，其特征在于所述曲线型支架由 波纹管GO)构成，A侧变形齿(4-1)和B侧变形齿(4- 对应布设在波纹管00)的管壁 (42)上内凹处的相对两个侧面上。
8.根据权利要求4所述的光纤型拉线位移传感装置，其特征在于所述曲线型支架由 两块与基板00)相平行锯齿板(19)组成，信号光纤(3 夹持在两锯齿板(19)之间，所述 锯齿板(19)通过辅助弹簧0 与基板一( 相连接。
9.根据权利要求4所述的光纤型拉线位移传感装置，其特征在于所述的信号光纤 (33)的一端安置有光反射装置(46)，信号光纤(3 的另一端通过延长光纤(1)连接一 1X2 光分路器G5)的1 口，1X2光分路器05)的2 口接测试单元(5)。
专利摘要本实用新型公开了一种光纤型拉线位移传感装置，包括壳体，壳体内设置有卷线轮、拉线、蜗簧、滑杆、基板一、基板二和传动单元，传动单元的输入端安装在卷线轮上，基板一安装在传动单元的输出端，蜗簧安装在传动单元上用于对传动单元的复位，基板一和基板二之间布设光纤弯曲传感单元，光纤弯曲传感单元包括信号光纤、曲线型测试通道和测试单元，测试单元与连接有处理单元，曲线型测试通道包括曲线型支架以及连续布设在曲线型支架上相对两侧的多个A侧变形齿和多个B侧变形齿，多个A侧变形齿和多个B侧变形齿之间呈交错布设且二者的头部间形成供信号光纤穿过的曲线型通道。本实用新型能够根据需要构建传感阵列，满足大范围、大变形监测的要求。
文档编号G01B11/02GK201903324SQ20102062295
公开日2011年7月20日 申请日期2010年11月24日 优先权日2010年11月24日
发明者杜兵 申请人:西安金和光学科技有限公司