[發明專利]一種溫度自補償光纖光柵大應變量傳感器

在審

• 申請號: 201410571225.2
• 申請日: 2014-10-23
• 公開（公告）號: CN104330043A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 齊躍峰;武海生;王晨博;姜鳳賢;周寧;侯佳鵬
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 石家莊一誠知識產權事務所 13116
• 代理人: 崔鳳英

技術領域

本發明涉及一種波長調制型光纖傳感器，尤其是一種可以消除溫度影響和應變交叉敏感的光纖光柵應變傳感器。?

背景技術

光纖光柵傳感器具有質輕、抗電磁干擾能力強、抗腐蝕、耐高溫、信號衰減小、便于組成復用網絡、集傳感與信息傳輸與一體等優點，能解決常規檢測技術難以解決的測量問題，滿足現代工程結構監測的高精度、遠距離、準分布式和長期、實時、在線的技術要求。?

目前，應變監測是監測橋梁、大壩等大型工程以及大型鋼鐵結構件健康、安全的重要手段。近年來，基于光纖光柵的應變傳感器發展迅速，對光纖光柵進行封裝有效提高了傳感器的性能，同時對光纖光柵實現了有效的保護。?

在光纖光柵傳感領域，應變、溫度是兩個能夠直接導致光纖光柵中心波長變化的物理量，即光纖光柵對溫度和應變交叉敏感。由于光纖光柵對溫度和應變的交叉敏感，在測量應變時，溫度的影響很難消除，從而限制了其實際應用，而目前的光纖光柵傳感器均無法很好的解決上述問題。?

發明內容

本發明目的在于提供一種可消除溫度應變交叉敏感、靈敏度可調、測量范圍大的溫度自補償光纖光柵大應變量傳感器。?

為實現上述目的，采用了以下技術方案：本發明所述傳感器包括底座、兩?根毛細鋼管、兩個光纖光柵、兩塊豎直支撐板、一塊水平支撐板；所述底座為長方形板體結構，在底座頂面通過旋轉連接軸與豎直支撐板連接，在兩塊豎直支撐板之間上下平行固接兩根毛細鋼管，兩根毛細鋼管呈水平平行狀態并與豎直支撐板垂直固接，在兩根毛細鋼管之間設有一塊水平支撐板，水平支撐板呈水平狀態并且兩端通過旋轉連接軸與兩塊豎直支撐板活動連接；在每根毛細鋼管內部通過施加預應力后剛性封裝光纖光柵；所述底座與水平支撐板平行，在底座上開設螺孔。?

進一步的，所述兩個光纖光柵的中心波長非常接近或者相同。?

進一步的，所述光纖光柵為布拉格光纖光柵。?

進一步的，所述水平支撐板處于兩根毛細鋼管的正中間。?

進一步的，所述傳感器既可以測量拉伸應變，也可以測量壓縮應變。?

工作過程大致如下：?

通過螺栓將底座連接在待測試件上，從而將傳感器固定住，在測量時，上、下兩個毛細鋼管帶動光纖光柵發生相反方向的中心波長漂移，兩中心波長相減，可以得到兩倍的應變量，測量精確度較高。另外，在保證兩根毛細鋼管關于水平支撐板對稱的前提下，調整毛細鋼管安裝的上下位置，就可以把待測試件的大應變，縮小為光纖光柵的小應變測量，有效保護傳感器，避免了因過載造成的傳感器損壞，適用于大應變測量的場合。?

與現有技術相比，本發明具有如下優點：?

1、所用的兩個光纖光柵中心波長非常接近甚至相同，節省帶寬，增加了分?布式傳感的復用量；?

2、實現了溫度的自補償，避免了溫度應變交叉敏感，解決溫度應變交叉敏感問題；?

3、改變毛細鋼管安裝的上下位置，就可以改變該應變傳感器的測量靈敏度，實現待測試件的大應變測量，適用于大應變測量場合。?

附圖說明

圖1是本發明的主視圖。?

圖2是本發明的俯視圖。?

圖3是本發明的側視圖。?

圖4是本發明傳感器處于自由狀態的簡化幾何模型圖。?

圖5是本發明傳感器處于拉伸狀態的簡化幾何模型圖。?

圖6是本發明中毛細鋼管封裝光纖光柵示意簡圖。?

附圖標號：1-底座、2-毛細鋼管、3-光纖光柵、4-豎直支撐板、5-水平支撐板、6-旋轉連接軸、7-螺孔。?

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步說明：?

如圖1、2、3所示，本發明所述傳感器包括底座1、兩根毛細鋼管2、兩個光纖光柵3、兩塊豎直支撐板4、一塊水平支撐板5；所述底座為長方形板體結構，在底座頂面通過旋轉連接軸6與豎直支撐板連接，在兩塊豎直支撐板之間上下平行固接兩根毛細鋼管，兩根毛細鋼管呈水平平行狀態并與豎直支撐板垂?直固接，在兩根毛細鋼管之間設有一塊水平支撐板，水平支撐板呈水平狀態并且兩端通過旋轉連接軸與兩塊豎直支撐板活動連接；在每根毛細鋼管內部通過施加預應力后剛性封裝光纖光柵；所述底座與水平支撐板平行，在底座上開設螺孔7。?

進一步的，所述兩個光纖光柵的中心波長非常接近甚至相同。?

進一步的，所述光纖光柵為布拉格光纖光柵。?

進一步的，所述水平支撐板處于兩根毛細鋼管的正中間。?