[實用新型]雙等腰三角形結構溫度不敏感光纖光柵位移傳感器

無效

• 申請號: 201120101422.X
• 申請日: 2011-04-06
• 公開（公告）號: CN202066480U
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發明（設計）人: 沈常宇;鐘川;沈天禛;吳斌;葉蘭芝;王科;牟晟;蔣曄婷;蔡丹丹
• 申請（專利權）人: 中國計量學院
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02;G01D3/036
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種解決溫度應變交叉敏感問題的光纖光柵位移傳感器，屬于光纖傳感技術領域。?

背景技術

光纖光柵傳感器是一種特殊的光纖傳感器，除了具有光纖傳感器的特點外，還具有抗電磁干擾、電絕緣、耐腐蝕、靈敏度高、傳輸距離遠、安全性好、結構簡單、質量輕等優點。在石油、化工、大型建筑物、公路、橋梁等的安全監測等方面具有廣泛的應用前景。然而，在實際應用中，光纖光柵的布拉格波長對應變和溫度都是敏感的，即光纖光柵傳感器存在溫度-應變交叉敏感問題，這成為制約其發展的一個關鍵，成為實際應用中必然要面對和解決的問題。本實用新型采用一個密度、厚度均勻但不對稱的雙等腰三角形簡支梁結構設計，解決了光纖光柵傳感器在實際運用中的溫度-應變交叉敏感問題。?

發明內容

本實用新型屬于光纖傳感技術領域。設計了一種雙等腰三角形結構溫度不敏感光纖光柵位移傳感器，結構簡單，易于操作。?

所述的雙等腰三角形結構溫度不敏感光纖光柵位移傳感器，其特征在于：由第一等腰三角形結構梁(1)、第二等腰三角形結構梁(2)、光纖光柵(3)、尾纖(4)和固定支架(5)組成；光纖光柵(3)粘貼在第一等腰三角形結構梁(1)和第二等腰三角形結構梁(2)的中線上，并與第一等腰三角形結構梁(1)和第二等腰三角形結構梁(2)的交叉連接線垂直，光纖光柵(3)的中點與第一等腰三角形結構梁(1)和第二等腰三角形結構梁(2)的交叉連接線的中點重合。?

所述的雙等腰三角形結構溫度不敏感光纖光柵位移傳感器，其特征在于：第一等腰三角形結構梁(1)的底長度范圍為5cm至5.5cm，高度范圍為9cm至10cm；第二等腰三角形結構梁(2)的底長度范圍為4cm至4.5cm，高度范圍7cm至8cm；固定支架(5)為正方形結構，長寬分別與三角形梁的底長相同，整個簡支梁結構厚度范圍為4.5mm至5.0mm，由密度均勻的甲基丙烯酸甲酯或者65#錳剛材料制成。?

所述的雙等腰三角形結構溫度不敏感光纖光柵位移傳感器，其特征在于：用環氧樹脂將光纖光柵(3)剛性粘貼到第一等腰三角形結構梁(1)和第二等腰三角形結構梁(2)的中線上。?

該傳感器利用雙等腰三角形的結構設計，能夠解決光纖光柵溫度-應變交叉敏感問題，結構簡單，操作方便。?

附圖說明

圖1是雙等腰三角形結構光纖光柵位移傳感器示意圖；?

圖2是不同位移情況下反射光譜展寬實驗圖。?

具體實施方式

實例1：如圖1所示，一種雙等腰三角形結構溫度不敏感光纖光柵位移傳感器，由第一等腰三角形結構梁(1)、第二等腰三角形結構梁(2)、光纖光柵(3)、尾纖(4)和固定支架(5)組成。?

第一等腰三角形結構梁(1)底長為5cm，高為9cm；第二等腰三角形結構梁(2)底長為4cm，高為7cm；底座(5)為正方形結構，長寬分別與三角形梁的底長相同，整個簡支梁結構厚度為4.5mm。?

用環氧樹脂將光纖光柵(3)剛性粘貼在第一等腰三角形梁(1)和第二等腰三角形梁(2)的交叉部位。第一等腰三角形梁(1)和第二等腰三角形梁(2)的材質為密度均勻的甲基丙烯酸甲酯，將固定支架(5)固定在兩合適的支撐物體之間，便于測量梁受壓后位移的大小。?

本實用新型基于以下原理：光纖光柵在溫度和應力作用下，均會造成布拉格波長的漂移，當光纖光柵用于傳感測量時，單個光纖光柵自身無法分辨出應變和溫度分別引起的Bragg波長的漂移量。?

本實用新型采用特殊的雙等腰三角形簡支梁結構設計，將光纖光柵剛性粘貼在兩三角形交叉部位的中軸線上，由于兩三角形結構不對稱，當同樣大小的力作用于該交叉部位時，兩三角形梁會產生兩個不同程度的彎曲，從而使剛性粘貼在交叉線左右兩端的光纖光柵受到兩大小不同的應變，使光纖光柵受力呈階梯狀分布，啁啾效應使經光纖光柵反射光譜展寬。簡支梁各部位厚度相同，材料均勻，溫度變化對材料各部位的影響相同。如圖2所示，當位移在0mm至15mm的范圍內變化時，反射光譜呈線性展寬，并且整體向長波長方向移動。因此，溫度變化對輸出光譜的寬度沒有影響，只會使光譜整體朝一個方向漂移。基于反射光譜的溫度不敏感特性，可以通過檢測光譜寬度的變化來實現位移測量。?