[發(fā)明專(zhuān)利]一種光纖光柵應(yīng)變傳感器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711342334.7
• 申請(qǐng)日: 2017-12-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107990837A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫舟璐;史青;鄭林
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京遙測(cè)技術(shù)研究所;航天長(zhǎng)征火箭技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01B11/16
• 分類(lèi)號(hào): G01B11/16
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專(zhuān)利中心11009
• 代理人: 范曉毅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光纖光柵應(yīng)變傳感器，可以應(yīng)用于-40℃至250℃溫度環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)大量程的應(yīng)變測(cè)量，屬于光纖傳感器領(lǐng)域。

背景技術(shù)

光纖光柵應(yīng)變傳感器是一種應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛的光纖傳感器。當(dāng)光纖光柵應(yīng)變發(fā)生變化時(shí)，反射波長(zhǎng)隨應(yīng)變線性變化。檢測(cè)波長(zhǎng)即可得到待測(cè)表面的應(yīng)變信息。

目前光纖光柵應(yīng)變傳感器通常包括封裝結(jié)構(gòu)和封裝在所述封裝結(jié)構(gòu)上的光纖光柵(FBG)。

現(xiàn)有光纖光柵應(yīng)變傳感器在安裝時(shí)，需要先確定待安裝平面的主應(yīng)力方向，根據(jù)主應(yīng)力方向確定光纖光柵應(yīng)變傳感器的安裝角度，安裝效率低；當(dāng)無(wú)法確定待安裝平面的主應(yīng)力方向時(shí)，無(wú)法確定光纖光柵應(yīng)變傳感器的安裝角度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種光纖光柵應(yīng)變傳感器，通過(guò)將三個(gè)封裝結(jié)構(gòu)單元集成在一體，且三個(gè)封裝結(jié)構(gòu)單元三軸等角60°，無(wú)需確定主應(yīng)力方向，即可隨時(shí)安裝傳感器，極大地提高了安裝效率。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

一種光纖光柵應(yīng)變傳感器，包括封裝組件和封裝在所述封裝組件上的光纖光柵，所述封裝組件包括三個(gè)封裝結(jié)構(gòu)單元，所述三個(gè)封裝結(jié)構(gòu)單元串聯(lián)且相鄰兩個(gè)所述封裝結(jié)構(gòu)單元的中心軸夾角為60°，每個(gè)所述封裝結(jié)構(gòu)單元上均設(shè)有一個(gè)所述光纖光柵的應(yīng)變測(cè)點(diǎn)安裝部位。

在一可選實(shí)施例中，相鄰兩個(gè)所述封裝結(jié)構(gòu)單元之間通過(guò)環(huán)形連接部連接。

在一可選實(shí)施例中，所述的光纖光柵應(yīng)變傳感器，還包括一溫度補(bǔ)償測(cè)點(diǎn)單元，所述溫度補(bǔ)償測(cè)點(diǎn)單元與一所述封裝結(jié)構(gòu)單元同軸連接。

在一可選實(shí)施例中，所述封裝結(jié)構(gòu)單元為板狀封裝，包括兩個(gè)固支點(diǎn)、兩個(gè)第一彈性連接部、兩個(gè)安裝部及一個(gè)第二彈性連接部，所述兩個(gè)固支點(diǎn)位于兩端，所述兩個(gè)安裝部為所述應(yīng)變測(cè)點(diǎn)安裝部位，位于兩個(gè)所述固支點(diǎn)之間，所述固支點(diǎn)與安裝部通過(guò)所述第一彈性連接部連接，兩個(gè)所述安裝部通過(guò)所述第二彈性連接部連接。

在一可選實(shí)施例中，所述第一彈性連接部沿垂直于所述封裝結(jié)構(gòu)單元中心軸方向的長(zhǎng)度大于所述第二彈性連接部的長(zhǎng)度。

在一可選實(shí)施例中，所述第一彈性連接部沿垂直于所述封裝結(jié)構(gòu)單元中心軸方向的長(zhǎng)度小于所述第二彈性連接部的長(zhǎng)度。

在一可選實(shí)施例中，所述第一彈性連接部和所述第二彈性連接部為環(huán)形結(jié)構(gòu)或弓字型彈性結(jié)構(gòu)。

在一可選實(shí)施例中，所述封裝組件一體成型。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明實(shí)施例提供的光纖光柵應(yīng)變傳感器通過(guò)將三個(gè)封裝結(jié)構(gòu)單元集成在一體，且三個(gè)封裝結(jié)構(gòu)單元三軸等角60°，無(wú)需確定主應(yīng)力方向，即可隨時(shí)安裝傳感器，極大地提高了安裝效率；

(2)且方便分析待測(cè)平面的應(yīng)變，當(dāng)無(wú)法確定主應(yīng)力的方向時(shí)，可以通過(guò)本傳感器的測(cè)量結(jié)果獲得主應(yīng)力方向值；

(3)當(dāng)待測(cè)平面產(chǎn)生應(yīng)變時(shí)，應(yīng)變通過(guò)傳感器固支點(diǎn)傳遞到傳感器封裝結(jié)構(gòu)上通過(guò)設(shè)置環(huán)形連接部14可以減少各封裝結(jié)構(gòu)單元之間的干涉，且還可以保護(hù)相鄰應(yīng)變測(cè)點(diǎn)之間的纜線；

(4)通過(guò)將溫度補(bǔ)償測(cè)點(diǎn)單元與結(jié)構(gòu)封裝單元同軸設(shè)置，使傳感器除兩端預(yù)留尾纜外無(wú)多余纜線在封裝結(jié)構(gòu)之外，便于安裝固定；且溫度補(bǔ)償測(cè)點(diǎn)單元是一端自由的狀態(tài)，不受待測(cè)平面形變的影響；

(5)通過(guò)將封裝結(jié)構(gòu)單元設(shè)計(jì)成多個(gè)部分，各部分之間通過(guò)彈性連接部連接，增大了封裝結(jié)構(gòu)單元的彈性，有效降低固支點(diǎn)的應(yīng)力集中，提高固支點(diǎn)應(yīng)變傳遞效率；同時(shí)，可以通過(guò)調(diào)整彈性連接部的彈性，設(shè)計(jì)傳感器靈敏度；

(6)由于應(yīng)變點(diǎn)橫跨第二彈性連接部d，當(dāng)?shù)谝粡椥赃B接部b長(zhǎng)度大于第二彈性連接部d的長(zhǎng)度時(shí)，變形更集中于第一彈性連接部b，第二彈性連接部d變形較小，從而可以使FBG的應(yīng)變小于待測(cè)平面的應(yīng)變，擴(kuò)大傳感器的應(yīng)變量程，可以應(yīng)用于由于高溫引起熱應(yīng)變較大的情況；

(7)當(dāng)?shù)谝粡椥赃B接部b長(zhǎng)度小于第二彈性連接部d的長(zhǎng)度時(shí)，變形更集中于第二彈性連接部d，從而可以使FBG的應(yīng)變大于待測(cè)平面的應(yīng)變，可以增加傳感器的靈敏度；

(8)第一彈性連接部b和第二彈性連接部d均為環(huán)形結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)彈性連接部簡(jiǎn)單易加工，且環(huán)繞纜線設(shè)置，對(duì)纜線起到保護(hù)作用。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種光纖光柵應(yīng)變傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種封裝組件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種光纖光柵應(yīng)變傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施例