專利名稱：光纖應(yīng)變傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種應(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也會(huì)發(fā)生改變，例如對(duì)于中心波長為1550nm附近的光纖光柵，I個(gè)微應(yīng)變(即I μ ε )將引起約Ipm的波長變化，通過測定光纖光柵中心波長的變化，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、易燃易爆的惡劣環(huán)境中具有很強(qiáng)的應(yīng)用優(yōu)勢。由于自身結(jié)構(gòu)的局限性，目前普通光纖光柵應(yīng)變傳感器的光纖與其外殼體之間的應(yīng)變比通常約為1:1，其測量范圍一般在O 2500μ ε左右，但在很多場合，如火箭發(fā)動(dòng)機(jī)固體推進(jìn)劑，直升機(jī)旋翼等，待測量的應(yīng)變量可能在10000 μ ε左右甚至更高。因此現(xiàn)有的光纖光柵應(yīng)變傳感器的測量范圍無法滿足測量要求。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種大量程的光纖應(yīng)變傳感器。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供了一種光纖應(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，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光纖固定連接，且兩個(gè)所述邊緣應(yīng)變減敏部與所述光纖光柵的粘接點(diǎn)之間的光纖光柵長度是所述中間固定部橫向長度的數(shù)倍。本實(shí)用新型的光纖應(yīng)變傳感器中，由于兩個(gè)邊緣應(yīng)變減敏部與光纖光柵的粘接點(diǎn)之間的光纖光柵長度是中間固定部橫向長度的數(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，為被測物應(yīng)變的1/Ν，因此，本實(shí)用新型的光纖應(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)變傳感器的測量范圍。
圖I為本實(shí)用新型的光纖應(yīng)變傳感器的主視剖視圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)描述參考圖I所不，本實(shí)施例的光纖應(yīng)變傳感器，包括管殼I，管殼I的兩端分別密封粘接接有一個(gè)端蓋2，管殼I內(nèi)設(shè)有光纖光柵3，光纖光柵3的兩端分別對(duì)應(yīng)通過粘接固定在兩個(gè)端蓋2上且預(yù)張緊，管殼I內(nèi)安裝有應(yīng)變減敏梁4，該應(yīng)變減敏梁4是由一厚度為O. 25 O. 5mm的條形不銹鋼板彎折而成的一體結(jié)構(gòu)，其包括中間固定部41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42，其中，中間固定部41為矩形平底槽結(jié)構(gòu)，而兩個(gè)邊緣應(yīng)變減敏部42為兩個(gè)鏡像對(duì)稱的階梯型結(jié)構(gòu)，中間固定部41粘接固定于管殼I的內(nèi)壁上，兩個(gè)邊緣應(yīng)變減敏部42的自由端與光纖光柵3固定連接。為保證應(yīng)變減敏達(dá)到要求，且兩個(gè)邊緣應(yīng)變減敏部42與光纖光柵3的粘接點(diǎn)之間的光纖光柵長度(即圖中Lf)是中間固定部41橫向長度(即圖中L)的5倍，也可以根據(jù)需要適當(dāng)改變倍數(shù)。此外，為了提高應(yīng)變減敏效果，管殼I與兩個(gè)端蓋2圍成的內(nèi)腔內(nèi)填充滿光纖填充油膏5。假設(shè)當(dāng)被測物受拉力發(fā)生形變時(shí)，應(yīng)變量為ε，由于中間固定部41的底部通過管· Lf-L AL
殼I與被測物連接在一起，則中間固定部41同時(shí)產(chǎn)生應(yīng)變?chǔ)牛? 其中，L為中
間固定部41的原長度，L’為發(fā)生形變時(shí)中間固定部41的長度，AL為形變量，應(yīng)變減敏梁4除中間固定部41外其余部分由于未與管殼I接觸，因此均未發(fā)生形變，即應(yīng)變減敏梁4整體變形量為AL，假設(shè)兩個(gè)邊緣應(yīng)變減敏部42之間的光纖光柵的應(yīng)變?yōu)棣?’ 則￡ ’ = (Lj — L/) / Lf= AL / L/=AL/51
I AL=-■ —
Is其中，Lf為兩個(gè)邊緣應(yīng)變減敏部42之間的光纖光柵的原長度，L為兩個(gè)邊緣應(yīng)變減敏部42之間的光纖光柵發(fā)生形變時(shí)的長度。由此可見，本實(shí)施例的光纖應(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，為被測物應(yīng)變的1/5，當(dāng)被測物發(fā)生15000 μ ε時(shí)，光纖光柵只產(chǎn)生3000 μ ε。以上的實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本實(shí)用新型的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種光纖應(yīng)變傳感器，包括管殼(I )，所述管殼(I)的兩端分別安裝有一個(gè)端蓋(2),所述管殼(I)內(nèi)設(shè)有光纖光柵(3 )，所述光纖光柵(3 )的兩端分別對(duì)應(yīng)固定在兩個(gè)所述端蓋(2)上且預(yù)張緊，其特征在于，所述管殼(I)內(nèi)安裝有應(yīng)變減敏梁(4)，所述應(yīng)變減敏梁(4)由中間固定部(41)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(42)構(gòu)成，所述中間固定部(41)固定于所述管殼(I)的內(nèi)壁上，兩個(gè)所述邊緣應(yīng)變減敏部(42)的自由端與所述光纖光柵(3)粘接固定連接，且兩個(gè)所述邊緣應(yīng)變減敏部(42)與所述光纖光柵(3)的粘接點(diǎn)之間的光纖光柵長度是所述中間固定部(41)橫向長度的數(shù)倍。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光纖應(yīng)變傳感器，其特征在于，兩個(gè)所述邊緣應(yīng)變減敏部(42)沿所述管殼(I)徑向的長度之和是所述中間固定部(41)沿所述管殼(I)徑向的長度的5倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光纖應(yīng)變傳感器，其特征在于，所述應(yīng)變減敏梁(4)是由一條形不銹鋼板彎折而成的一體結(jié)構(gòu)，所述中間固定部(41)為矩形平底槽結(jié)構(gòu)，兩個(gè)所述邊緣應(yīng)變減敏部(42)為兩個(gè)鏡像對(duì)稱的階梯型結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光纖應(yīng)變傳感器，其特征在于，所述條形不銹鋼板的厚度在O.25 O. 5mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光纖應(yīng)變傳感器，其特征在于，所述管殼(I)與兩個(gè)所述端蓋(2)圍成的內(nèi)腔內(nèi)填充滿光纖填充油骨(5)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種光纖應(yīng)變傳感器，其包括管殼，管殼的兩端分別安裝有一個(gè)端蓋，管殼內(nèi)設(shè)有光纖光柵，光纖光柵的兩端分別對(duì)應(yīng)固定在兩個(gè)端蓋上且預(yù)張緊，管殼內(nèi)安裝有應(yīng)變減敏梁，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，中間固定部固定于管殼的內(nèi)壁上，兩個(gè)邊緣應(yīng)變減敏部的自由端與光纖固定連接，且兩個(gè)邊緣應(yīng)變減敏部與光纖光柵的粘接點(diǎn)之間的光纖光柵長度是中間固定部橫向長度的數(shù)倍。本實(shí)用新型公的光纖應(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，并且提高了光纖應(yīng)變傳感器的測量范圍。
文檔編號(hào)G01B11/16GK202614196SQ20122020660
公開日2012年12月19日 申請日期2012年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月9日
發(fā)明者孫兵, 朱濤, 李錦華, 許丹麗, 林峰 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第八研究所