[发明专利]船用光纤光栅应变传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种应变传感器，尤其涉及一种船用光纤光栅应变传感器。

背景技术

光纤光栅具有体积小而轻、抗电磁干扰、抗腐蚀能力强等优点，且具有强大的组网能力，适合在船用恶劣环境中使用，通过光纤光栅可以监测船舶关键部位的弯矩、扭转变形、振动、抨击载荷等，并利用这些监测数据可以建立船体载荷模型数据库，为船体的安全可靠性评估及结构响应分析提供可靠地理论依据。

但是，工作在船用环境中的传感器经常要受到外力影响，如波浪的冲击及混在水中的固体如木头、砂石等的撞击，可以说，光纤光栅应变传感器所处的工作环境十分复杂、恶劣，然而，普通的光纤光栅应变传感器由于自身特性，结构较脆弱，暴露在频繁外力作用下很容易损坏，导致光纤光栅传感系统的测量数据不准确，从而对整个船体监测系统造成严重的影响，影响对船体健康状态的判断。

发明内容

为了克服常规光纤光栅应变传感器易于损坏等问题，本发明的目的在于提供一种船用光纤光栅应变传感器。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种船用光纤光栅应变传感器，包括传感器形变片、铜套、上封盖、罩壳、下封盖、防护片，所述传感器形变片上面固定连接罩壳，下面固定连接下封盖，罩壳侧面装有水密接头，罩壳上端装有上封盖，所述防护片通过上封盖安装在罩壳中，所述传感器形变片中安装铜套，所述传感器形变片上粘贴有光纤光栅应变片和光纤光栅温度传感器。

所述传感器形变片材料为316不锈钢，中间薄，两端厚度依次递增，呈阶梯状，中间厚度为2±0.02mm，表面粗糙度为0.4μm，平面度为0.02mm，近中间的阶梯厚度为4±0.02mm，外侧的阶梯厚度为10mm，中间薄的正中间呈两边凸出状，在与凸出方向平行的正中间有一条宽×长为2mm×33mm的腰型槽。

所述铜套高度为4.1mm。

本发明具有的有益效果是：

1、本发明的船用光纤光栅应变传感器结构稳定、可靠性好；

2、本发明的船用光纤光栅应变传感器便于安装。

3、本发明适用于船体结构安全的监测系统。

附图说明

图1是本发明的船用光纤光栅应变传感器结构剖面图；

图2是图1的俯视图；

图3是本发明的船用光纤光栅应变传感器结构局部剖视图；

图4是传感器形变片的主视图；

图5是图4的俯视图；

图6是铜套的主视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1、图2、图3所示，一种船用光纤光栅应变传感器，包括传感器形变片1、铜套2、上封盖3、罩壳4、下封盖5、防护片6、水密接头7、光纤光栅应变片8、光纤光栅温度传感器9、紧固件。

上封盖3通过四个开槽沉头螺钉10安装在罩壳4上端，罩壳4通过四个开槽沉头螺钉11固定在传感器形变片1的上表面，铜套2安装在传感器形变片1中，下封盖5通过四个开槽沉头螺钉11固定在传感器形变片1的下表面；防护片6通过上封盖3安装在罩壳4中，水密接头7通过四个十字槽盘头螺钉12固定在罩壳4上，光纤光栅应变片8与光纤光栅温度传感器9粘贴在传感器形变片1上，光纤光栅温度传感器9对光纤光栅应变片8起到一个温度补偿的作用。

如图4、图5所示，传感器形变片1材料为316不锈钢，中间薄，两端厚度依次递增，呈阶梯状，中间厚度为2±0.02mm，表面粗糙度为0.4μm，平面度为0.02mm，近中间的阶梯状厚度为4±0.02mm，外侧的阶梯厚度为10mm，且最薄处正中间呈两边凸出状，在与凸出方向平行的正中间有一条宽×长为2mm×33mm的腰型槽；

如图6所示，铜套2高度为4.1mm，略高于传感器形变片1厚度为4±0.02mm处，防止罩壳4与下封盖5的安装对传感器形变片1产生干扰，保证传感器形变片1随时处于自由状态。

工作时，传感器形变片1受到拉压的作用，导致粘贴在传感器形变片1正中间的光纤光栅应变片8发生形变，从而测出被测船体的应变值，同时，粘贴在光纤光栅应变片8附近的光纤光栅温度传感器9对光纤光栅应变片8起到一个温度补偿的作用，减小了温度的干扰，提高了应变测量精度。

本发明采用传感器形变片作为光纤光栅应变片的载体，利用罩壳防护光纤光栅应变片，进而通过光纤光栅温度传感器对光纤光栅应变片进行温度补偿，不仅结构稳定、可靠性强、测量准确，而且非常适用于海洋环境中的船体应变测量。整个校准过程，测量准确，可靠性好，易于操作。