一种王字形的光纤光栅传感器贴片制造技术

本发明专利技术公开了一种王字形的光纤光栅传感器贴片，该贴片为整体左右对称的王字形结构，该贴片为一体成型结构，包括应变温度横边、单一温度横边、粘贴边和两个连接部，应变温度横边通过连接部与单一温度横边连接，单一温度横边通过另一连接部与粘贴边连接。本贴片第二条形孔的光纤光栅可以直接测出结构的温度，第一条形孔的光纤光栅的结果减去第二条形孔的光纤光栅的结果可以得到结构的应变，可以防止光纤光栅产生啁啾现象，并且可以根据不同场合的测量要求结合平均应变传递率公式来设计贴片的各部分尺寸，使贴片尺寸小巧、适合粘贴。

【技术实现步骤摘要】
一种王字形的光纤光栅传感器贴片
本专利技术涉及光纤光栅传感器安装
，具体涉及一种王字形的光纤光栅传感器贴片。
技术介绍
近年来光纤传感，尤其是光纤光栅传感以其抗电磁干扰、耐腐蚀、电绝缘、灵敏度高和分布式大范围测量等优点，越来越广泛用于工程检测中。在实际应该用中，光纤光栅可直接粘贴在结构表面上，精确测量轴的轴向应变。但由于裸光纤特别纤细,主要成分是二氧化硅,因此特别脆弱,尤其它的抗剪能力很差,直接将光纤光栅粘贴于被检测结构表面使其很容易损坏。为了解决这个问题，詹亚歌，蔡海文等人提出了一种光纤光栅的铝槽封装方式；于秀娟，余有龙等人提出了一种光纤光栅的铜片封装工艺；潘建军和代鑫分别提出了一种基底封装的温度传感器。封装后的光纤光栅传感器抗剪切破坏能力增强。不过这种传感器存在如下技术问题：1、测量的应变结果是温度和应力叠加的，无法区分两者各自的测量结果；2、光纤光栅粘贴于贴片上，光纤光栅部分可能会因为粘胶不均匀而受力不均产生啁啾现象。即使粘胶开始是均匀的，但应用于某些结构表面如铁轨、桥梁等，将面临着热晒雨淋，这些情况都有可能导致粘胶受力不均匀从而使光纤光栅发生啁啾现象。为了解决上述两个技术问题，申请号为200410017188.7的专利技术专利公开了一种光纤光栅应力温度传感器，该传感器在固定框架上固定一个F形移动架和一个L形移动架用于放置光纤光栅，两个移动架互为交错位置。但是，此传感器的封装方式体积太大，沿着光纤光栅轴向的方向，传感器的尺寸太长，故导致此传感器无法适应于小空间的场合。申请号为200910026403.2的专利技术专利公开了一种光纤光栅应变、温度同时测量传感器，采用第一和第二不锈钢管封装的方式对光纤光栅传感器进行封装。但这种传感器制作成本高，制作难度大，且不适合表面粘贴。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题提供了一种王字形的光纤光栅传感器贴片，第二条形孔的光纤光栅可以直接测出结构的温度，第一条形孔的光纤光栅的结果减去第二条形孔的光纤光栅的结果可以得到结构的应变，可以防止光纤光栅产生啁啾现象，并且可以根据不同场合的测量要求结合平均应变传递率公式来设计贴片的各部分尺寸，使贴片尺寸小巧、适合粘贴。本专利技术解决上述技术问题的方案如下：一种王字形的光纤光栅传感器贴片，该贴片为整体左右对称的王字形结构，该贴片为一体成型结构，包括应变温度横边、单一温度横边、粘贴边和两个连接部，应变温度横边通过连接部与单一温度横边连接，单一温度横边通过另一连接部与粘贴边连接，其中，所述应变温度横边内部开有一道横向的第一条形孔，第一条形孔左右对称的中心线与贴片左右对称的中心线重叠，第一条形孔的两侧开有用于粘贴传导光纤的横向的正方形槽，正方形槽的截面为正方形，连接在两段传导光纤之间的光纤光栅悬空于第一条形孔的位置，应变温度横边下表面为胶水粘贴面；所述单一温度横边内部开有一道横向的第二条形孔，第二条形孔左右对称的中心线与贴片左右对称的中心线重叠，第二条形孔的两侧开有用于粘贴传导光纤的横向的正方形槽，连接在两段传导光纤之间的另一光纤光栅悬空于第二条形孔的位置；所述粘贴边下表面为胶水粘贴面；所述贴片的整体厚度一致，应变温度横边与单一温度横边的尺寸完全一致，两个连接部的尺寸完全一致，粘贴边与应变温度横边的长度一致；并且，应变温度横边的尺寸和平均应变传递率满足如下公式：(公式一)其中：(公式二)(公式三)公式一、二和三中：为平均应变传递率；H为贴片厚度；l为正方形槽的宽度；L’为正方形槽的长度，L’＞5mm；r1为光纤光栅的半径；L为应变温度横边的宽度；A为光纤光栅与正方形槽的胶体最小厚度；B为贴片与被贴结构之间的胶体厚度；G2为光纤光栅与正方形槽的胶体剪切模量；G4为贴片与被贴结构之间的胶体剪切模量；E1为光纤光栅弹性模量；E3为贴片弹性模量；α为修正系数，当5mm＜L’≤10mm，α取0.055，当L’＞10mm，α取0.06。所述应变温度横边、单一温度横边、粘贴边和两个连接部的四个角均倒圆角，第一条形孔和第二条形孔为圆条形孔。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点：1、本专利技术通过大量实验，得到了应变温度横边的尺寸与平均应变传递率修正系数α之间的数学关系。当具体应用场合的平均应变传递率要求确定之后，即可根据公式对贴片的各个尺寸进行设计，各个尺寸可以进行协调，确保贴片可以粘贴于被测量部位，最大程度扩大适用范围。2、本贴片的应变温度横边下表面粘贴于被测量部位，可以测量结构的应变+结构的温度，单一温度横边不粘贴，可以测量结构的温度，粘贴边下表面粘贴于被测量部位，与应变温度横边下表面一起固定整个贴片，使贴片粘贴牢固。3、传导光纤粘贴于正方形槽，两条光纤光栅连接在两段传导光纤之间，第一条形孔和第二条形孔使光纤光栅悬空，可以防止光纤光栅受力不均匀而导致啁啾现象。附图说明图1-图5是实施例1的附图，其中，图1是贴片的主视图，图2是图1的左视图，图3是图1贴片的立体图，图4是铁轨的断面图，图5是图4的铁轨的实验结构图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。如图1-图3所示的王字形的光纤光栅传感器贴片，该贴片为整体左右对称的王字形结构，该贴片为一体成型结构，包括应变温度横边1、单一温度横边2、粘贴边3和两个连接部11，应变温度横边1通过连接部11与单一温度横边2连接，单一温度横边2通过另一连接部11与粘贴边3连接，其中，应变温度横边1内部开有一道横向的第一条形孔6，第一条形孔6左右对称的中心线与贴片左右对称的中心线重叠，第一条形孔6的两侧开有用于粘贴传导光纤9的横向的正方形槽4，正方形槽4的截面为正方形，连接在两段传导光纤9之间的光纤光栅悬空于第一条形孔6的位置，应变温度横边1下表面为胶水粘贴面；单一温度横2边内部开有一道横向的第二条形孔7，第二条形孔7左右对称的中心线与贴片左右对称的中心线重叠，第二条形孔7的两侧开有用于粘贴传导光纤9的横向的正方形槽4，连接在两段传导光纤9之间的另一光纤光栅悬空于第二条形孔7的位置；所述粘贴边3下表面为胶水粘贴面；所述贴片的整体厚度一致，应变温度横边1与单一温度横边2的尺寸完全一致(保证温度传递相等)，两个连接部11的尺寸完全一致，粘贴边3与应变温度横边1的长度一致；并且，应变温度横边的尺寸和平均应变传递率满足如下公式：(公式一)其中：(公式二)(公式三)公式一、二和三中：为平均应变传递率；H为贴片厚度；l为正方形槽的宽度；L’为正方形槽的长度，L’＞5mm；r1为光纤光栅的半径；L为应变温度横边的宽度；A为光纤光栅与正方形槽的胶体最小厚度；B为贴片与被贴结构之间的胶体厚度；G2为光纤光栅与正方形槽的胶体剪切模量；G4为贴片与被贴结构之间的胶体剪切模量；E1为光纤光栅弹性模量；E3为贴片弹性模量；α为修正系数，当5mm＜L’≤10mm，α取0.055，当L’＞10mm，α取0.06。所述应变温度横边1、单一温度横边2、粘贴边3和两个连接部11的四个角均倒圆角，第一条形孔6和第二条形孔7为圆条形孔。本贴片使用时，在需要粘贴传感器贴片的地方做上标记，然后在应变温度横边1和单一温度横边2的粘贴边3下表面涂上胶水，将传感器贴片粘贴于做了标记的地方即可。注意单一温度横边2下表面不可以粘胶，这样可以保证单一温度横边本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种王字形的光纤光栅传感器贴片，其特征在于：该贴片为整体左右对称的王字形结构，该贴片为一体成型结构，包括应变温度横边、单一温度横边、粘贴边和两个连接部，应变温度横边通过连接部与单一温度横边连接，单一温度横边通过另一连接部与粘贴边连接，其中，所述应变温度横边内部开有一道横向的第一条形孔，第一条形孔左右对称的中心线与贴片左右对称的中心线重叠，第一条形孔的两侧开有用于粘贴传导光纤的横向的正方形槽，正方形槽的截面为正方形，连接在两段传导光纤之间的光纤光栅悬空于第一条形孔的位置，应变温度横边下表面为胶水粘贴面；所述单一温度横边内部开有一道横向的第二条形孔，第二条形孔左右对称的中心线与贴片左右对称的中心线重叠，第二条形孔的两侧开有用于粘贴传导光纤的横向的正方形槽，连接在两段传导光纤之间的另一光纤光栅悬空于第二条形孔的位置；所述粘贴边下表面为胶水粘贴面；所述贴片的整体厚度一致，应变温度横边与单一温度横边的尺寸完全一致，两个连接部的尺寸完全一致，粘贴边与应变温度横边的长度一致；并且，应变温度横边的尺寸和平均应变传递率满足如下公式：γ‾=1+2J3tanh(KL′2)-2K3tanh(JL′2)L′KJ(K2-J2)+α]]>    (公式一)其中：K=2lG2πr12E1A]]>    (公式二)J=LG4(LH-l2)E3B]]>    (公式三)公式一、二和三中：为平均应变传递率；H为贴片厚度；l为正方形槽的宽度；L’为正方形槽的长度，L’＞5mm；r1为光纤光栅的半径；L为应变温度横边的宽度；A为光纤光栅与正方形槽的胶体最小厚度；B为贴片与被贴结构之间的胶体厚度；G2为光纤光栅与正方形槽的胶体剪切模量；G4为贴片与被贴结构之间的胶体剪切模量；E1为光纤光栅弹性模量；E3为贴片弹性模量；α为修正系数，当5mm＜L’≤10mm，α取0.055，当L’＞10mm，α取0.06。...

【技术特征摘要】
1.一种王字形的光纤光栅传感器贴片，其特征在于：该贴片为整体左右对称的王字形结构，该贴片为一体成型结构，包括应变温度横边、单一温度横边、粘贴边和两个连接部，应变温度横边通过连接部与单一温度横边连接，单一温度横边通过另一连接部与粘贴边连接，其中，所述应变温度横边内部开有一道横向的第一条形孔，第一条形孔左右对称的中心线与贴片左右对称的中心线重叠，第一条形孔的两侧开有用于粘贴传导光纤的横向的正方形槽，正方形槽的截面为正方形，连接在两段传导光纤之间的光纤光栅悬空于第一条形孔的位置，应变温度横边下表面为胶水粘贴面；所述单一温度横边内部开有一道横向的第二条形孔，第二条形孔左右对称的中心线与贴片左右对称的中心线重叠，第二条形孔的两侧开有用于粘贴传导光纤的横向的正方形槽，连接在两段传导光纤之间的另一光纤光栅悬空于第二条形孔的位置；所述粘贴边下表面为胶水粘贴面；所述贴片的整体厚度一致，应变温度横边与单一温度横边的尺寸完全一致，两个连接部的尺寸完全一致，粘贴边与应变温度横边的长度一致；并且，应变温度横边的尺寸和平均应变传递率满足如下公式：

【专利技术属性】
技术研发人员：朱萍玉，申昊文，许沛胜，杨志超，施维，宋坤，张文力，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：广东;44