[發明專利]一種微應變光纖光柵傳感器、應力測量系統及其工作方法

有效

• 申請號: 202110352692.6
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN113074760B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 傅海威;尤涌濤;王帥;常會敏
• 申請（專利權）人: 西安石油大學
• 主分類號: G01D5/26
• 分類號: G01D5/26;G01B11/16;G01L1/24
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李紅霖

1.一種微應變光纖光柵傳感器，其特征在于，包括上壓板(1)、下壓板(6)、測量光纖光柵(2)、支撐桿(4)、第一套筒(9)、第二套筒(10)和第三套筒(11)，上壓板(1)設置于下壓板(6)的上方并與下壓板(6)平行設置，第一套筒(9)、第二套筒(10)和第三套筒(11)設置于上壓板(1)和下壓板(6)之間，第二套筒(10)套在第一套筒(9)的外部，第三套筒(11)套在第二套筒(10)的外部，第二套筒(10)和第三套筒(11)的上下兩端分別與上壓板(1)和下壓板(6)連接，第二套筒(10)和第三套筒(11)均為軸向能夠伸縮的彈性元件，第一套筒(9)的上端與上壓板(1)連接，第一套筒(9)的下端與下壓板(6)之間留有預設距離，支撐桿(4)的下端與下壓板(6)連接，支撐桿(4)的上端伸入第一套筒(9)內，測量光纖光柵(2)設置于第一套筒(9)內，測量光纖光柵(2)的上端通過懸臂梁(7)與支撐桿(4)連接，測量光纖光柵(2)的下端通過懸臂梁(7)與第一套筒(9)連接。

2.根據權利要求1所述的一種微應變光纖光柵傳感器，其特征在于，第一套筒(9)的外壁設有補償光纖光柵(8)，補償光纖光柵(8)沿第一套筒(9)的長度方向布置。

3.根據權利要求1所述的一種微應變光纖光柵傳感器，其特征在于，第二套筒(10)上設有波紋管段(3)。

4.根據權利要求1所述的一種微應變光纖光柵傳感器，其特征在于，第三套筒(11)上設有向外凸出的弧形段(5)。

5.根據權利要求4所述的一種微應變光纖光柵傳感器，其特征在于，所述弧形段(5)為半圓弧形。

6.根據權利要求1所述的一種微應變光纖光柵傳感器，其特征在于，所述測量光纖光柵(2)呈壓縮狀態。

7.根據權利要求1-6任意一項所述的一種微應變光纖光柵傳感器，其特征在于，上壓板(1)和下壓板(6)均為圓心板，第一套筒(9)、第二套筒(10)和第三套筒(11)均為圓柱狀，上壓板(1)、下壓板(6)、支撐桿(4)、第一套筒(9)、第二套筒(10)和第三套筒(11)同軸設置。

8.一種應力測量系統，其特征在于，包括激光光源、光譜儀、計算機和權利要求1-7任意一項所述的微應變光纖光柵傳感器，激光光源與測量光纖光柵(2)輸入端連接，測量光纖光柵(2)的輸出端與光譜儀連接，光譜儀與計算機連接。

9.權利要求8所述應力測量系統的工作方法，其特征在于，包括如下過程：

激光光源輸出激光，耦合進光纖后，傳播到測量光纖光柵(2)，在測量光纖光柵(2)反射一定的中心波長信號；當外界對上壓板(1)和下壓板(6)施加應力后，測量光纖光柵(2)周期發生變化，通過光譜儀分析，獲取測量光纖光柵(2)波長漂移量的大小，進而得出外界微應力的大小。

10.根據權利要求9所述的工作方法，其特征在于，所述應力測量系統還包括補償光纖光柵(8)，補償光纖光柵(8)設置于第一套筒(9)的外壁并沿第一套筒(9)的長度方向布置；激光光源與補償光纖光柵(8)輸入端連接，補償光纖光柵(8)的輸出端與光譜儀連接；

光譜儀通過接收補償光纖光柵(8)波長漂移量的大小，消除因溫度變化而引起的外界微應力的大小。