[發明專利]一種溫度自補償光纖光柵桿力傳感器及使用方法

無效

• 申請號: 201010534686.4
• 申請日: 2010-11-04
• 公開（公告）號: CN101975632A
• 公開（公告）日: 2011-02-16
• 發明（設計）人: 楊德興;張銘;姜亞軍
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01L1/24
• 分類號: G01L1/24;G01B11/16
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

1.一種溫度自補償光纖光柵桿力傳感器，其特征在于包括第一關聯平行梁2、第二關聯平行梁3、第一光纖光柵應變傳感器4和第二光纖光柵應變傳感器5：第一關聯平行梁2和第二關聯平行梁3為尺寸相同的矩形框結構，且中心呈長方形空心；兩個關聯平行梁的長方形空心矩形框順行且相互垂直固定連接，第一光纖光柵應變傳感器4與長方形空心矩形框平行的粘貼在第一關聯平行梁2的一個平面上，第二光纖光柵應變傳感器5與長方形空心矩形框平行的粘貼在第二關聯平行梁3的一個平面上，且第一光纖光柵應變傳感器4與第二光纖光柵應變傳感器5串行聯接；第一光纖光柵應變傳感器4在第一關聯平行梁2平面的位置與第二光纖光柵應變傳感器5在第二關聯平行梁3平面位置垂直對稱。

2.根據權利要求1所述的溫度自補償光纖光柵桿力傳感器，其特征在于：所述的第一光纖光柵應變傳感器4和第二光纖光柵應變傳感器5的材料和結構相同，且中心波長相差小于50nm。

3.根據權利要求1或2所述的溫度自補償光纖光柵桿力傳感器，其特征在于：在第一關聯平行梁2的平面粘貼與第一光纖光柵應變傳感器4串聯的若干個光纖光柵應變傳感器，同時在第二關聯平行梁3的平面粘貼與第二光纖光柵應變傳感器5串聯的若干個光纖光柵應變傳感器，且兩個平面上粘貼的位置垂直對稱。

4.根據權利要求3所述的溫度自補償光纖光柵桿力傳感器，其特征在于：所述的若干個光纖光柵應變傳感器為2的倍數。

5.根據權利要求1所述的溫度自補償光纖光柵桿力傳感器，其特征在于：所述的光纖光柵應變傳感器為貼片式光纖光柵傳感器或裸光纖光柵傳感器。

6.根據權利要求5所述的溫度自補償光纖光柵桿力傳感器，其特征在于：所述的光纖光柵為光纖布拉格光柵或長周期光纖光柵。

7.一種利用權利要求1～6所述的任一種溫度自補償光纖光柵桿力傳感器測量受力的方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：將寬帶光源發出的光入射到第一光纖光柵應變傳感器4和第二光纖光柵應變傳感器5串聯后的其中一端；

步驟2：在恒定溫度環境中，將欲測量的受力施加于溫度自補償光纖光柵桿力傳感器，受力的方向與溫度自補償光纖光柵桿力傳感器相垂直；

步驟：3：測量第一光纖光柵應變傳感器4的中心波長漂移量Δλ₄和第二光纖光柵應變傳感器5的中心波長漂移量Δλ₅；

步驟4：將第一光纖光柵應變傳感器4與第二光纖光柵應變傳感器5的中心波長漂移量做差，得到兩個光纖光柵應變傳感器中心波長漂移量的差值Δλ＝|Δλ₄-Δλ₅|；

步驟5：根據兩個光纖光柵應變傳感器中心波長漂移量的差值Δλ與受力的關系，得到受力大小F＝kΔλ；其中E為關聯平行材料的彈性模量，λ₀為光纖光柵應變傳感器的中心波長，p_e為光纖的有效光彈系數。