基片式光纤光栅传感器制造技术

本发明专利技术提供了一种基片式光纤光栅传感器，包括第一基片，第一基片的一侧设有粘结层，第一基片的另一侧设有固定槽，其中，固定槽内设有光纤，并在光纤上设有光栅，并且光栅贴合在第一基片上，此外，第一基片的另一侧还设有第二基片，第二基片覆盖在第一基片上。本发明专利技术能够通过设置低弹性模量的基片将测量的大应变转换为光栅可承受的小应变，从而能够具有较大范围的应变检测量程，并且结构简单，安装方便。

【技术实现步骤摘要】
基片式光纤光栅传感器
本专利技术涉及传感器
，具体涉及一种基片式光纤光栅传感器。
技术介绍
光纤光栅传感器是一种较为常见的光纤传感器，广泛应用于材料表面的应变检测过程中。但是绝大部分光纤光栅传感器均是以石英芯的通讯光纤作为载体加工制造而成，石英属于脆性材料，长期允许应变为3000με，不能满足很多场合的大应变测量需求。另外一些大应变传感器，例如串联入弹簧机构的复合式传感器、悬臂梁式传感器、梯形弹性结构应变传感器等，尺寸相对较大，安装方式复杂，不太适合于像SRM复合材料壳体的健康监测中。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的目的在于提出一种基片式光纤光栅传感器，能够通过设置低弹性模量的基片将测量的大应变转换为光栅可承受的小应变，从而能够具有较大范围的应变检测量程，并且结构简单，安装方便。为达到上述目的，本专利技术实施例提出了一种基片式光纤光栅传感器，包括第一基片，所述第一基片的一侧设有粘结层，所述第一基片的另一侧设有固定槽，其中，所述固定槽内设有光纤，并在所述光纤上设有光栅，并且所述光栅贴合在所述第一基片上，此外，所述第一基片的另一侧还设有第二基片，所述第二基片覆盖在所述第一基片上。根据本专利技术实施例提出的基片式光纤光栅传感器，通过设置第一基片，并在第一基片的一侧设置粘结层，同时在第一基片的另一侧设置固定槽，其中，固定槽内可设有光纤，并可在光纤上设有光栅，并且光栅贴合在第一基片上，此外，还在第一基片的另一侧设置第二基片，通过第二基片覆盖在第一基片上，由此，能够通过设置低弹性模量的基片将测量的大应变转换为光栅可承受的小应变，从而能够具有较大范围的应变检测量程，并且结构简单，安装方便。另外，根据本专利技术上述实施例提出的基片式光纤光栅传感器还可以具有如下附加的技术特征：根据本专利技术的一个实施例，所述第一基片为规则立方体，所述第一基片的尺寸为16mm×6mm×1mm。根据本专利技术的一个实施例，所述第一基片和所述第二基片均为硅橡胶基片。根据本专利技术的一个实施例，所述固定槽为V型槽，所述光纤设置在所述V型槽中并通过胶体固定。根据本专利技术的一个实施例，所述粘结层为胶层，所述第一基片通过所述胶层黏贴在待测物体上以接收所述待测物体的应变，并将所述应变传递至所述光栅。根据本专利技术的一个实施例，所述应的变传递系数为：其中，L为所述第一基片的半长，k为所述应变的滞后系数。根据本专利技术的一个实施例，所述应变的滞后系数为：其中，Eg为所述光纤的弹性模量，Gn为所述第一基片的剪切模量，其中，b为所述第一基片的宽，hn为所述第一基片的高，hc为所述第一基片另一侧的表面与所述光纤上部的距离，rg为所述光纤的半径。根据本专利技术的一个实施例，所述光栅为光纤光栅。附图说明图1为本专利技术一个实施例的基片式光纤光栅传感器的结构示意图；图2为本专利技术一个实施例的基片式光纤光栅传感器的侧视图；图3为本专利技术一个实施例的基片式光纤光栅传感器与高精度应变片在碳纤维复合材料单向板上的测量结果对比图；图4为本专利技术一个实施例的基片式光纤光栅传感器在碳纤维复合材料单向板上的中心波长-应变曲线图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1为本专利技术一个实施例的基片式光纤光栅传感器的结构示意图。如图1所示，本专利技术实施例的基片式光纤光栅传感器，包括第一基片10，第一基片10的一侧设有粘结层20，第一基片10的另一侧设有固定槽30，其中，固定槽30内设有光纤40，并在光纤40上设有光栅50，并且光栅50贴合在第一基片10上，此外，第一基片10的另一侧还设有第二基片60，第二基片60覆盖在第一基片10上。在本专利技术的一个实施例中，如图1所示，第一基片10可为规则立方体，例如可为长方体，并且该长方体的尺寸可为16mm×6mm×1mm，即该长方体的长度尺寸可为16mm、宽度尺寸可为6m、高度尺寸可为1mm。进一步地，可在第一基片10的一侧，即图1所示的长方体的下表面设置粘结层20，并可在第一基片10的另一侧，即图1所示的长方体的上表面设置固定槽30，其中，固定槽30可设置于第一基片10，即图1所示的长方体的上表面的中线位置，具体而言，固定槽30可经过第一基片10，即图1所示的长方体的上表面的边a和边b的中点，并沿边c的方向进行设置，最终设置的固定槽30可平行于边c，并垂直于边a和边b。在本专利技术的一个实施例中，如图2所示，固定槽30可为V型槽，并且该V型槽可设置在第一基片10的另一侧，具体而言，该V型槽的开口可设置在第一基片10的上表面。当然，可以理解的是，固定槽30的形状并不是唯一的，在本专利技术的其他实施例中，固定槽30的形状还可设置为其他形状，例如可将固定槽30的形状设置为U型槽。进一步地，如图2所示，在V型槽中还设置有光纤40，具体地，可将光纤40铺设在V型槽中并保证光纤40完全放置在V型槽中，具体需要保证光纤40上部不超过第一基片10的上表面，进一步还可在V型槽中设置胶体以通过胶体对光纤40进行固定。进一步地，如图1所示，还可在光纤40上刻写光栅50，并可通过胶体将光栅50贴合在第一基片10上，进一步可在设有光纤40和光栅50的第一基片10的上表面设有第二基片60，可通过第二基片60覆盖在第一基片10上表面，由此，能够对设于第一基片10上的光纤40和光栅50进行较好的保护。其中，第一基片10和第二基片60可选用硅橡胶基片，光栅50可为光纤光栅，更具体地，其中，光纤光栅可为FBG(FiberBraggGrating，光纤布拉格光栅)。基于上述结构，可构成本专利技术实施例的基片式光纤光栅传感器的检测主体，在实际应用中，可通过第一基片10一侧，即下表面设有的粘结层20将上述检测主体黏贴在待测物体上以接收待测物体的应变，最终可将接收到的应变传递至光栅50，即光纤光栅。在本专利技术的一个实施例中，粘结层20可为胶层，可通过胶层将上述检测主体黏贴在待测物体上，以接收待测物体的应变，具体地，当上述检测主体通过粘结层20，例如胶层黏贴在待测物体上后，在待测物体发生应变时，可同步带动第一基片10发生形变，从而可将待测物体的应变传递光栅50，即光纤光栅。可以理解的是，因为光栅50，即光纤光栅是贴合在第一基片10上的，因此当第一基片10因待测物体的应变而发生形变时，贴合在第一基片10上的光栅50，即光纤光栅也可同步发生变化，从而可将待测物体的应变通过第一基片10传递至光栅50，即光纤光栅。在本专利技术的一个实施例中，通过第一基片10将待测物体的应变传递至光栅50，即光纤光栅的应变的传递系数为：<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基片式光纤光栅传感器，其特征在于，包括第一基片，所述第一基片的一侧设有粘结层，所述第一基片的另一侧设有固定槽，其中，所述固定槽内设有光纤，并在所述光纤上设有光栅，并且所述光栅贴合在所述第一基片上，此外，所述第一基片的另一侧还设有第二基片，所述第二基片覆盖在所述第一基片上。/n

【技术特征摘要】
1.一种基片式光纤光栅传感器，其特征在于，包括第一基片，所述第一基片的一侧设有粘结层，所述第一基片的另一侧设有固定槽，其中，所述固定槽内设有光纤，并在所述光纤上设有光栅，并且所述光栅贴合在所述第一基片上，此外，所述第一基片的另一侧还设有第二基片，所述第二基片覆盖在所述第一基片上。


2.根据权利要求1所述的基片式光纤光栅传感器，其特征在于，所述第一基片为规则立方体，所述第一基片的尺寸为16mm×6mm×1mm。


3.根据权利要求2所述的基片式光纤光栅传感器，其特征在于，所述第一基片和所述第二基片均为硅橡胶基片。


4.根据权利要求3所述的基片式光纤光栅传感器，其特征在于，所述固定槽为V型槽，所述光纤设置在所述V型槽中并通过胶体固定。


5.根据权利要求4所述的基片式光纤光栅传感器，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙兵，杨帆，曹霞，
申请(专利权)人：常州工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32