[发明专利]自带显示可重复利用的光纤光栅位移传感器及测量方法

说明书

本发明公开了自带显示可重复利用的光纤光栅位移传感器及测量方法，包括：绕线轮模块、传感器外壳、以及安装于传感器外壳内部的应变梁固定结构、齿轮齿条传动结构、蜗轮传动结构、蜗杆传动结构、二级加速传动结构、机械式数显结构；本发明光纤位移传感器，绕线轮模块化设计，可在现场不拆卸传感器主体的情况下，安装或替换新的绕线轮模块，避免目前设备无法更换或者更换需要返厂处理的繁琐问题，节约大量成本，绿色环保。

技术领域

本发明属于测量技术领域，尤其涉及一种自带显示可重复利用的光纤光栅位移传感器及测量方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

传统煤矿用电子位移传感器一般采用齿轮啮合齿条机械方式同时配有角传感器，当发生位移时，钢丝绳拉动齿条，齿条带动齿轮，齿轮上面连接角传感器输出电信号。该方式整体结构相对简单，但是存在量程较小、齿条外漏不容易保护易损坏等不足；钢带轮结构可实现大量程监测，但其角位移传感器仍采用电子类传感器，现场仍需要供电，且传输距离有限，抗电测干扰能力不足。

光纤光栅类传感器一般采用弹簧拉伸应变梁结构，该传感器结构简单，但是该结构实际应用不易实现大量程的监测；其它光纤光栅结构也存在整体结构复杂不方便现场安装及无法重复利用等缺点。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了自带显示可重复利用的光纤光栅位移传感器，该光纤光栅位移传感器，体积小、精度高、量程大并且量程连续可调，可重复性使用，易于工程化应用。

为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

自带显示可重复利用的光纤光栅位移传感器，包括：

绕线轮模块、传感器外壳、以及安装于传感器外壳内部的应变梁固定结构、齿轮齿条传动结构、蜗轮传动结构、蜗杆传动结构、二级加速传动结构、机械式数显结构；

所述绕线轮模块固定于传感器外壳壁外侧的相应位置且与蜗杆传动结构同轴连接；

所述齿轮齿条传动结构、蜗轮传动结构中的蜗轮齿与所述蜗杆传动机构中的蜗杆齿相啮合；

所述应变梁固定机构中的应变梁受力面与所述齿轮齿条传动机构中的顶针左侧极限位置接触，所述顶针安装于齿条靠近应变梁一侧；

所述二级加速传动机构中的二级加速齿轮轴的小齿与所述蜗杆传动结构的蜗杆齿轮轴中的大齿相啮合，起到一级加速的效果；所述二级加速齿轮轴中的大齿与所述机械式数显结构的数字轮齿轮轴中的齿相啮合，起到二级加速的效果；

所述绕线轮模块受力后转动带动所述蜗杆传动结构同时发生转动并储存能量，所述蜗杆传动结构带动蜗轮传动结构转动，齿轮齿条传动结构在蜗轮传动结构带动下运动，顶针作用于应变梁受力面，使应变梁发生挠曲应变，应变梁发生挠曲应变会使粘接在应变梁上的光纤光栅发生挠曲应变，波长会随之变化，通过对FBG波长的解调，再经过公式计算从而得出位移量。

进一步的技术方案，所述传感器外壳包括：传感器筒壁、传感器底座、传感器上盖以及传感器外壳密封圈、光缆固定接头和铠装光缆；

所述传感器上盖、传感器底座、传感器外壳密封圈和传感器筒壁共同组成光纤光栅位移传感器的密闭壳体，所述传感器底座外侧设有用于固定光缆的光缆固定接头，光缆固定接头连接铠装光缆。

进一步的技术方案，所述应变梁固定结构包括：应变梁、光纤、光纤光栅一、光纤光栅二、应变梁固定架及应变梁限位块；

所述应变梁固定架固定于传感器底座上；所述应变梁安装于应变梁固定架的一侧，所述光纤光栅一、光纤光栅二分别粘接于应变梁两侧；所述应变梁限位块安装于应变梁固定架的另一侧；

所述光纤一端固定于应变梁上，另一端进入铠装光缆。