[發(fā)明專利]光纖應(yīng)變傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210142438.4
• 申請(qǐng)日: 2012-05-09
• 公開（公告）號(hào): CN102661718A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫兵;朱濤;張麗;葉揚(yáng)高;張萬成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第八研究所
• 主分類號(hào): G01B11/16
• 分類號(hào): G01B11/16
• 代理公司: 北京雙收知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11241
• 代理人: 王菊珍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種應(yīng)變傳感器，尤其涉及一種光纖應(yīng)變傳感器。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的應(yīng)變傳感器是以應(yīng)變-電量為基礎(chǔ)，以電信號(hào)為轉(zhuǎn)換及傳輸?shù)妮d體，用導(dǎo)線傳輸電信號(hào)，因此，使用時(shí)易受到電磁場(chǎng)和環(huán)境的影響，如環(huán)境濕度太大可能引起短路，特別是高溫和易燃、易爆環(huán)境中易引起火災(zāi)等等。

研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)光纖光柵的應(yīng)變發(fā)生改變時(shí)，光柵有效折射率和光柵周期會(huì)改變，從而導(dǎo)致光纖光柵的中心波長(zhǎng)也會(huì)發(fā)生改變，例如對(duì)于中心波長(zhǎng)為1550nm附近的光纖光柵，1個(gè)微應(yīng)變（即1με）將引起約1pm的波長(zhǎng)變化，通過測(cè)定光纖光柵中心波長(zhǎng)的變化，即可推倒出應(yīng)變的變化，從而可以構(gòu)成一種新型的光纖光柵應(yīng)變傳感器。較之以應(yīng)變-電量為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)應(yīng)變傳感器，光纖光柵應(yīng)變傳感器的抗干擾特性較強(qiáng)，因此，目前廣泛應(yīng)用于民用工程結(jié)構(gòu)、航空航天業(yè)、船舶航運(yùn)業(yè)、電力工業(yè)、石油化工業(yè)、醫(yī)學(xué)、核工業(yè)等行業(yè)，尤其是在高電壓、強(qiáng)電磁場(chǎng)、易燃易爆的惡劣環(huán)境中具有很強(qiáng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

由于自身結(jié)構(gòu)的局限性，目前普通光纖光柵應(yīng)變傳感器的測(cè)量范圍一般在0～2500με左右，但在很多場(chǎng)合，如火箭發(fā)動(dòng)機(jī)固體推進(jìn)劑，直升機(jī)旋翼等，待測(cè)量的應(yīng)變量可能在10000με左右甚至更高，因此現(xiàn)有的光纖光柵應(yīng)變傳感器的測(cè)量范圍無法滿足測(cè)量要求。此外。由于光纖光柵的波長(zhǎng)漂移通常要受到溫度的影響，從而導(dǎo)致其測(cè)量準(zhǔn)確度偏低，測(cè)量誤差大（一般在5％～10％左右）。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種量程大且誤差小的光纖應(yīng)變傳感器。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種光纖應(yīng)變傳感器，包括管殼，所述管殼的兩端分別安裝有一個(gè)端蓋，所述管殼內(nèi)設(shè)有光纖光柵，所述光纖光柵包括連為一體的第一光纖光柵和第二光纖光柵，所述第一光纖光柵的兩端分別對(duì)應(yīng)固定在兩個(gè)所述端蓋上且預(yù)張緊，其用于檢測(cè)因受外力作用引起的應(yīng)變和因環(huán)境溫度引起的應(yīng)變，所述第二光纖光柵固定于其中一個(gè)所述端蓋上，其用于檢測(cè)因環(huán)境溫度引起的應(yīng)變，所述第一光纖光柵的自由端和所述第二光纖光柵的自由端伸出對(duì)應(yīng)的端蓋外，所述管殼內(nèi)安裝有應(yīng)變減敏梁，所述應(yīng)變減敏梁由中間固定部和與其兩側(cè)連接的兩個(gè)鏡像對(duì)稱的邊緣應(yīng)變減敏部構(gòu)成，所述中間固定部固定于所述管殼的內(nèi)壁上，兩個(gè)所述邊緣應(yīng)變減敏部的自由端與所述第一光纖光柵固定連接，且兩個(gè)所述邊緣應(yīng)變減敏部與所述第一光纖光柵的粘接點(diǎn)之間的光纖光柵長(zhǎng)度是所述中間固定部橫向長(zhǎng)度的數(shù)倍。

本發(fā)明的光纖應(yīng)變傳感器中，由于兩個(gè)邊緣應(yīng)變減敏部與第一光纖光柵的粘接點(diǎn)之間的光纖光柵長(zhǎng)度是中間固定部橫向長(zhǎng)度的數(shù)倍（假設(shè)為N倍），則光纖應(yīng)變傳感器通過其應(yīng)變減敏梁傳遞到光纖光柵上的應(yīng)變，為被測(cè)物應(yīng)變的1/N，因此，本發(fā)明的光纖應(yīng)變傳感器使用應(yīng)變減敏梁可以較好的保護(hù)光纖光柵，并且提高光纖應(yīng)變傳感器的測(cè)量范圍。而由于第一光纖光柵的中心波長(zhǎng)漂移同時(shí)受到應(yīng)變和環(huán)境溫度的影響，其測(cè)出的應(yīng)變包括因受外力作用引起的應(yīng)變和因環(huán)境溫度引起的應(yīng)變，而第二光纖光柵其中心波長(zhǎng)飄移不受應(yīng)變影響，只受環(huán)境溫度影響，其測(cè)出的應(yīng)變?yōu)橐颦h(huán)境溫度引起的應(yīng)變，并且，第一光纖光柵和第二光纖光柵同在管殼內(nèi)，它們所處的環(huán)境溫度一致，因此，將第一光纖光柵的測(cè)得應(yīng)變減去第二光纖光柵的測(cè)量的因環(huán)境溫度引起的應(yīng)變，能消除溫度變化引起的測(cè)量誤差，從而可以提高測(cè)量準(zhǔn)確度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的光纖應(yīng)變傳感器的主視剖視圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述：