[發明專利]一種方形結構光纖光柵反向差動應變檢測傳感器件

有效

• 申請號: 201610317542.0
• 申請日: 2016-05-12
• 公開（公告）號: CN107367240B
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發明（設計）人: 劉月明;張亮;嚴紅梅;顧天文
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及光纖光柵傳感技術領域，尤其涉及一種方形結構光纖光柵反向差動應變檢測傳感器件。所述傳感器件包括方形基底、兩個螺柱焊腳、四個對角傳導臂和兩根光纖Bragg光柵。其中方形基底、兩個螺柱焊腳和四個對角傳導臂為一體化連接，而光纖Bragg光柵為普通的光纖Bragg光柵，兩根光纖Bragg光柵性能應一致，光纖Bragg光柵通過粘接分別固定在與其相對應的兩個對角傳導臂的凹槽上，且固定時需要施加適當預拉，以保證傳感器件具有雙向應變傳感能力。本發明提出一種方形結構光纖光柵反向差動應變檢測傳感器件，利用反向差動放大和對角線集中增敏原理，可以實現傳感器件的增敏同時具有溫度補償功能。

技術領域

本發明涉及光纖光柵傳感技術領域，尤其涉及一種方形結構光纖光柵反向差動應變檢測傳感器件。

背景技術

電阻應變片測量方法是測量應變的一種傳統手段。然而，電阻應變片因易受環境(如電磁場、溫度、濕度、化學腐蝕等)影響、精度低和壽命短等原因，其應用受到一定程度的限制。光纖Bragg光柵應變傳感器具有響應速度快、重量輕、結構緊湊、使用靈活、成本低、不受電磁干擾、抗腐蝕以及易于準分布式測量等優點，因此使用光纖Bragg光柵測量應變可以克服電阻應變片的固有缺點。

光纖布拉格(Bragg)光柵是利用光纖纖芯材料的光敏性在紫外線下形成的折射率呈周期性變化的一段光纖，隨著光纖光柵制造技術的成熟以及光纖應用研究的深入，光纖Bragg光柵在應變傳感領域得到了廣泛的應用，使得光纖Bragg 光柵應變傳感器成為目前應用最具有潛力的應變測量傳感器之一。

本發明利用光纖Bragg光柵傳感器對物體表面應變進行檢測，該器件結構具有雙重增敏效果，同時具有溫度補償功能，且靈敏度可調節。

發明內容

本發明提出一種方形結構光纖光柵反向差動應變檢測傳感器件，利用反向差動放大和對角線集中增敏原理，可以實現傳感器件的增敏同時具有溫度補償功能。

本發明提供一種方形結構光纖光柵反向差動應變檢測傳感器件，所述傳感器件包括方形基底、兩個螺柱焊腳、四個對角傳導臂和兩根光纖Bragg光柵。

為達到上述目的，本發明采取以下技術方案：

所述的方形基底、兩個螺柱焊腳和四個對角傳導臂為一體化連接，其材料宜選用與被測物體相一致的材料，避免不同材料在外界溫度變化時由于熱膨脹系數差異所引起的熱應力，以保證傳感器的檢測精度。

所述的方形基底的大小可根據實際被測物體的大小進行制作。

所述的螺柱焊腳是基于螺柱焊的技術要求制作，兩個螺柱焊腳的位置與兩個對角傳導臂上的光纖Bragg光柵在一條直線上，可用螺柱焊機將其焊接在被測物體表面。

所述的光纖Bragg光柵為普通的光纖Bragg光柵，兩根光纖Bragg光柵性能應一致，光纖Bragg光柵通過粘接一根固定在其中兩個相對應的對角傳導臂的凹槽上，一根固定在另外兩個與之相對應的對角傳導臂的凹槽上，且固定時需要施加適當預拉，以保證傳感器件具有雙向應變傳感能力。

所述的一種方形結構光纖光柵反向差動應變檢測傳感器件，具有雙重增敏效果。當所測的物體表面發生應變時，螺柱焊腳會將該應變傳遞到傳感器件中，會使其中一根光柵受到拉應力，一根受到壓應力，使返回的兩個Bragg中心波長向左右兩個不同方向漂移，產生反向差動輸出效果，實現應變增敏，同時也具有溫度補償功能，此為第一重增敏。第二重增敏是利用對角線集中增敏原理，其放大倍數為方形結構對角線長度和與之相對應的兩個對角傳導臂凹槽之間的距離之比。傳感器件的靈敏度為雙重增敏效果之積，其中傳感器件的靈敏度可通過改變方形結構相對應的兩個對角傳導臂凹槽之間的距離來調節，距離越短靈敏度越高。

附圖說明

圖1為所述的一種方形結構光纖光柵反向差動應變檢測傳感器件示意圖