一种方形结构光纤光栅反向差动应变检测传感器件制造技术

本发明专利技术涉及光纤光栅传感技术领域，尤其涉及一种方形结构光纤光栅反向差动应变检测传感器件。所述传感器件包括方形基底、两个螺柱焊脚、四个对角传导臂和两根光纤Bragg光栅。其中方形基底、两个螺柱焊脚和四个对角传导臂为一体化连接，而光纤Bragg光栅为普通的光纤Bragg光栅，两根光纤Bragg光栅性能应一致，光纤Bragg光栅通过粘接分别固定在与其相对应的两个对角传导臂的凹槽上，且固定时需要施加适当预拉，以保证传感器件具有双向应变传感能力。本发明专利技术提出一种方形结构光纤光栅反向差动应变检测传感器件，利用反向差动放大和对角线集中增敏原理，可以实现传感器件的增敏同时具有温度补偿功能。

A square structure fiber Bragg grating reverse differential strain sensor

The invention relates to the field of optical fiber grating sensing technology, in particular to a square structure fiber grating reverse differential strain detection sensor. The sensor consists of a square base, two stud welding feet, four diagonal conducting arms and two fiber Bragg gratings. The basement, two square foot stud welding and the four diagonal conduction arm is integrally connected, and the fiber Bragg grating for optical fiber Bragg grating normal, two fiber Bragg grating performance should be consistent, the fiber Bragg grating by bonding grooves are respectively fixed on the two diagonal corresponding to the conductive arm, and fixed need to apply appropriate pre pull, to ensure that the sensor with bidirectional strain sensing ability. The invention provides a square structure fiber grating reverse differential strain detection sensor device, which can realize the sensitization and the temperature compensation function of the sensing device by using the reverse differential amplification and the diagonal centralized sensitization principle.

【技术实现步骤摘要】
一种方形结构光纤光栅反向差动应变检测传感器件
本专利技术涉及光纤光栅传感
，尤其涉及一种方形结构光纤光栅反向差动应变检测传感器件。
技术介绍
电阻应变片测量方法是测量应变的一种传统手段。然而，电阻应变片因易受环境(如电磁场、温度、湿度、化学腐蚀等)影响、精度低和寿命短等原因，其应用受到一定程度的限制。光纤Bragg光栅应变传感器具有响应速度快、重量轻、结构紧凑、使用灵活、成本低、不受电磁干扰、抗腐蚀以及易于准分布式测量等优点，因此使用光纤Bragg光栅测量应变可以克服电阻应变片的固有缺点。光纤布拉格(Bragg)光栅是利用光纤纤芯材料的光敏性在紫外线下形成的折射率呈周期性变化的一段光纤，随着光纤光栅制造技术的成熟以及光纤应用研究的深入，光纤Bragg光栅在应变传感领域得到了广泛的应用，使得光纤Bragg光栅应变传感器成为目前应用最具有潜力的应变测量传感器之一。本专利技术利用光纤Bragg光栅传感器对物体表面应变进行检测，该器件结构具有双重增敏效果，同时具有温度补偿功能，且灵敏度可调节。
技术实现思路
本专利技术提出一种方形结构光纤光栅反向差动应变检测传感器件，利用反向差动放大和对角线集中增敏原理，可以实现传感器件的增敏同时具有温度补偿功能。本专利技术提供一种方形结构光纤光栅反向差动应变检测传感器件，所述传感器件包括方形基底、两个螺柱焊脚、四个对角传导臂和两根光纤Bragg光栅。为达到上述目的，本专利技术采取以下技术方案：所述的方形基底、两个螺柱焊脚和四个对角传导臂为一体化连接，其材料宜选用与被测物体相一致的材料，避免不同材料在外界温度变化时由于热膨胀系数差异所引起的热应力，以保证传感器的检测精度。所述的方形基底的大小可根据实际被测物体的大小进行制作。所述的螺柱焊脚是基于螺柱焊的技术要求制作，两个螺柱焊脚的位置与两个对角传导臂上的光纤Bragg光栅在一条直线上，可用螺柱焊机将其焊接在被测物体表面。所述的光纤Bragg光栅为普通的光纤Bragg光栅，两根光纤Bragg光栅性能应一致，光纤Bragg光栅通过粘接一根固定在其中两个相对应的对角传导臂的凹槽上，一根固定在另外两个与之相对应的对角传导臂的凹槽上，且固定时需要施加适当预拉，以保证传感器件具有双向应变传感能力。所述的一种方形结构光纤光栅反向差动应变检测传感器件，具有双重增敏效果。当所测的物体表面发生应变时，螺柱焊脚会将该应变传递到传感器件中，会使其中一根光栅受到拉应力，一根受到压应力，使返回的两个Bragg中心波长向左右两个不同方向漂移，产生反向差动输出效果，实现应变增敏，同时也具有温度补偿功能，此为第一重增敏。第二重增敏是利用对角线集中增敏原理，其放大倍数为方形结构对角线长度和与之相对应的两个对角传导臂凹槽之间的距离之比。传感器件的灵敏度为双重增敏效果之积，其中传感器件的灵敏度可通过改变方形结构相对应的两个对角传导臂凹槽之间的距离来调节，距离越短灵敏度越高。附图说明图1为所述的一种方形结构光纤光栅反向差动应变检测传感器件示意图图2为该传感器件对角线集中增敏原理示意图具体实施方式本专利技术所述的一种方形结构光纤光栅反向差动应变检测传感器件，包括方形基底(1)、螺柱焊脚(2)、对角传导臂(3)、对角传导臂(4)、对角传导臂(5)、对角传导臂(6)、光纤Bragg光栅(7)和光纤Bragg光栅(8)。所述的方形基底(1)、螺柱焊脚(2)、对角传导臂(3)、对角传导臂(4)、对角传导臂(5)和对角传导臂(6)为一体化的金属结构。所述的方形基底(1)、螺柱焊脚(2)、对角传导臂(3)、对角传导臂(4)、对角传导臂(5)和对角传导臂(6)的材料宜选用与被测物体相一致的材料，避免不同材料在外界温度变化时由于热膨胀系数差异所引起的热应力，以保证传感器的检测精度。所述的光纤Bragg光栅为普通的光纤Bragg光栅，光纤Bragg光栅(7)通过粘接固定在对角传导臂(3)和对角传导臂(4)的凹槽上，其栅区部分如图1所示，位于两凹槽之间的中间部位，而光纤Bragg光栅(8)通过粘接固定在对角传导臂(5)和对角传导臂(6)上的凹槽上，其栅区部分如图1所示，位于两凹槽之间的中间部位，且两根光栅在固定时都需要施加适当预拉，以保证传感器件具有双向应变传感能力。所述的螺柱焊脚(2)是基于螺柱焊的技术要求制作，两螺柱焊脚(2)的位置与对角传导臂(3)和对角传导臂(4)上的光纤Bragg光栅(7)在一条直线上，可用螺柱焊机将其焊接在被测物体表面。所述的一种方形结构光纤光栅反向差动应变检测传感器件，具有双重增敏效果。其中传感器件对角线集中增敏原理如图2所示，当被测物体产生微变量为L的形变时，ab两点产生应变ε1＝L/L1，微变量L由于传感器件结构的刚性作用，直接集中加到cd上长度为L2的光纤Bragg光栅上，则长度为L2的光纤Bragg光栅所承受的应变大小为ε2＝L/L2，比较ε1和ε2的大小，可知传感器件结构的对角线集中增敏系数为ε2/ε1＝L1/L2，通过调节L2可以改变增敏系数。即对角传导臂(3)和对角传导臂(4)凹槽之间距离越短对角线集中增敏系数越大，对角传导臂(5)和对角传导臂(6)凹槽之间距离越短对角线集中增敏系数越大。另一重增敏为反向差动放大，当所测的物体表面发生应变时，螺柱焊脚(2)会将该应变传递到传感器件中，会使其中一根光栅受到拉应力，一根受到压应力，使返回的两个Bragg中心波长向左右两个不同方向漂移，产生反向差动输出的效果，通过检测两中心波长的差值达到测量应变和增敏的效果，同时消去了温度的影响，具有了温度补偿功能。该传感器件的灵敏度为双重增敏效果之积，同时可以通过对L2的调节来调节灵敏度。该传感器件是通过两端的螺柱焊脚(2)安装在被测物体表面的，物体表面的应变可以通过上述传感器件传递到两根光纤Bragg光栅上，而光纤Bragg光栅与解调仪相连接，通过对携有被测物体应变信息的反射波长信号进行分析，可以检测出被测物体表面所发生应变的大小。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方形结构光纤光栅反向差动应变检测传感器件，其特征在于，所述传感器件包括方形基底、两个螺柱焊脚、四个对角传导臂和两根光纤Bragg光栅，其中方形基底、两个螺柱焊脚和四个对角传导臂为一体化连接，而光纤Bragg光栅为普通的光纤Bragg光栅，两根光纤Bragg光栅性能应一致，光纤Bragg光栅通过粘接分别固定在与其相对应的两个对角传导臂的凹槽上，且固定时需要施加适当预拉，以保证传感器件具有双向应变传感能力。

【技术特征摘要】
1.一种方形结构光纤光栅反向差动应变检测传感器件，其特征在于，所述传感器件包括方形基底、两个螺柱焊脚、四个对角传导臂和两根光纤Bragg光栅，其中方形基底、两个螺柱焊脚和四个对角传导臂为一体化连接，而光纤Bragg光栅为普通的光纤Bragg光栅，两根光纤Bragg光栅性能应一致，光纤Bragg光栅通过粘接分别固定在与其相对应的两个对角传导臂的凹槽上，且固定时需要施加适当预拉，以保证传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘月明，张亮，严红梅，顾天文，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33