能够实现温度自补偿的光纤光栅传感器制造技术

本发明专利技术提供一种能够实现温度自补偿的光纤光栅传感器，主要包括管状外套、贯穿管状外套的中心轴和贯穿中心轴的光纤纤芯；管状外套中间内部还设置有限位块；中心轴包括两个导柱和用于连接两个导柱的连接板，中心轴的两个导柱分别设于管状外套的两端，中心轴可沿管状外套的轴向滑行；限位块的底面与连接板直接留有空隙；光纤纤芯还贯穿限位块，光纤纤芯上写入两段结构一致的光纤光栅。本发明专利技术结构简易，在限位块的作用下，其两侧的光纤纤芯和光纤光栅互不影响，两个光纤光栅所受的物理增减量相反且绝对值相等，平均两光纤光栅所反射的波长，取中间值，缩小误差，并通过波长平均值进行个物理量的运算，提高传感器的探测性能。提高传感器的探测性能。提高传感器的探测性能。

【技术实现步骤摘要】
能够实现温度自补偿的光纤光栅传感器


[0001]本专利技术主要涉及光纤传感
，尤其涉及一种能够实现温度自补偿的光纤光栅传感器。

技术介绍

[0002]与常规的电子类、机械类传感器相比，光纤光栅传感器具有一系列独到之处；体积小，质量轻；将光纤光栅传感器埋入结构内部或安装于结构表面时对所监测的结构本身性能影响很小、测量精度高、传输频带宽，能够实现分布式测量，光纤光栅传感器既可以将多个点式传感器串联或并联，又可以在一根光纤上实现对多个参数的连续测量；光纤光栅传感器可以采用适当手段改变传感器的内部结构制成适用于不同被测量测量的传感器，如应力、应变、加速度、温度、电流等，有着良好的应用前景，得到了各领域专家的关注，被广泛应用于土木工程结构、航空航天、石油、医学、电力等行业中。
[0003]由于温度会引起光栅折射率产生变化，从而影响反射光谱的精确度，目前市面上应用的各类光纤光栅传感器大多通过在裸光纤上置入一根温度光栅来模拟计算出一个近似的温度补偿量，进而通过这个近似的温度补偿量来抵消温度对光栅的影响，但由于温度补偿量是在温度光栅上模拟计算而来，因此得出的温度补偿量只是个近似值，并不能精确消除温度对光栅的影响，所以基于温度补偿方式的传感器其精度和稳定性都是先天性有限的；温度应变补偿原理是将光栅视为无约束弹性体，在温度的作用下，只计算材料的膨胀(或收缩)量，并没有考虑在内外构件的约束下，光栅粘黏在待测结构的表面或深埋结构内部，不能自由变形，而且光栅与温度光栅在相同条件下温度应变不同，还受机构和其他部位温度变化和结构约束的影响，从而造成较大的误差。

技术实现思路

[0004]现有技术中，大多是通过在光纤上置入一个温度光栅来模拟计算出一个近似的温度补偿量，进而通过这个近似的温度补偿量来抵消温度对光栅的影响，但得到的温度补偿量只是个近似值，并不能精确消除温度对光栅的影响，为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种能够实现温度自补偿的光纤光栅传感器。
[0005]本专利技术提供的技术方案为：
[0006]本专利技术提供一种能够实现温度自补偿的光纤光栅传感器，包括管状外套、贯穿所述管状外套的中心轴和贯穿所述中心轴的光纤纤芯；所述管状外套中间内部还设置有限位块；所述中心轴包括两个导柱和用于连接两个导柱的连接板，所述中心轴的两个导柱分别设于所述管状外套的两端，所述中心轴可沿所述管状外套的轴向滑行；所述限位块的底面与所述连接板直接留有空隙；所述光纤纤芯还贯穿所述限位块，所述光纤纤芯上写入两段结构一致的光纤光栅，两段光纤光栅分别设置在所述限位块的两侧且以所述限位块为中心镜像对称。
[0007]优选的，沿轴向贯穿两个所述导柱设有第一通孔；贯穿所述限位块设有与第一通
孔共轴的第二通孔；所述第一通孔和所述第二通孔内注有强力胶；所述光纤纤芯贯穿所述第一通孔和第二通孔内的强力胶设置。
[0008]优选的，其中一个所述导柱，贯穿其侧壁设有第三通孔；所述第三通孔与该导柱所设的第一通孔连通；所述第三通孔内注满强力胶；所述光纤纤芯穿过所述第三通孔垂直基准水平面设置。
[0009]优选的，所述管状外套的内部套设有两个POM润滑套；两个所述POM润滑套分别设在所述管状外套的两端，且与所述管状外套同轴设置；两个所述导柱分别套设在两个所述POM润滑套内，沿所述POM润滑套的轴向滑行。
[0010]优选的，两个所述导柱的柱面分别设有环状限位槽；每个所述POM润滑套内套设配合所述限位槽使用的POM润滑环；所述POM润滑环的外壁紧贴所述POM润滑套的内壁设置，带动所述中心轴沿所述POM润滑套的轴向滑行；所述POM润滑套和所述POM润滑环之间设有润滑油；所述POM润滑套与所述管状外套的孔径相等；所述中心轴的外壁与所述管状外套的内壁之间留有间距，最近距离为1
‑
1.5mm。
[0011]优选的，制造所述管状外套、所述中心轴、所述POM润滑套和所述POM润滑环的材料均为硬质合金。
[0012]优选的，贯穿所述管状外套的壁面设有螺孔；所述螺孔内设有用于安装所述限位块的螺栓；所述限位块设有配合所述螺栓使用的第二螺孔。
[0013]本专利技术提供的一种能够实现温度自补偿的光纤光栅传感器，具有以下有益效果：
[0014]1、结构简易，在限位块的作用下，其两侧的光纤纤芯和光纤光栅互不影响，两个光纤光栅所受的物理增减量相反且绝对值相等，平均两光纤光栅所反射的波长，取中间值，缩小误差，并通过波长平均值进行个物理量的运算，提高传感器的探测性能。
[0015]2、两个结构一致的光纤光栅呈严格的镜像对称，两光纤光栅所处的环境相同，因此λ
a0
和λ
b0
数值相同；两段光纤光栅的反射光有效折射率和光栅周期在环境温度改变后，反射光有效折射率n
eff,a
和n
eff,b
相同、光栅周期Λ
a
和Λ
b
相同，即在传感器所述环境温度改变后，测试波长λ
a
和λ
b
相同，在应变系数为定值的情况下，环境温度对改变对应变量的影响基本为零；两个串联的光纤光栅构成等幅抵消，实现自补偿的目的。
附图说明
[0016]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本专利技术的主旨。
[0017]图1为本专利技术的立体结构图；
[0018]图2为本专利技术的内部立体结构图；
[0019]图3为本专利技术的剖视图；
具体实施方式
[0020]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。需要注意的是，本专利技术所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。
[0021]应当理解的是，当在本说明书中如使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0022]如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0023]如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0024]除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0025]下面结合本专利技术实施例中的附图，对本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种能够实现温度自补偿的光纤光栅传感器，其特征在于，包括管状外套、贯穿所述管状外套的中心轴和贯穿所述中心轴的光纤纤芯；所述管状外套中间内部还设置有限位块；所述中心轴包括两个导柱和用于连接两个导柱的连接板，所述中心轴的两个导柱分别设于所述管状外套的两端，所述中心轴可沿所述管状外套的轴向滑行；所述限位块的底面与所述连接板直接留有空隙；所述光纤纤芯还贯穿所述限位块，所述光纤纤芯上写入两段结构一致的光纤光栅，两段光纤光栅分别设置在所述限位块的两侧且以所述限位块为中心镜像对称。2.根据权利要求1所述的一种能够实现温度自补偿的光纤光栅传感器，其特征在于：沿轴向贯穿两个所述导柱设有第一通孔；贯穿所述限位块设有与第一通孔共轴的第二通孔；所述第一通孔和所述第二通孔内注有强力胶；所述光纤纤芯贯穿所述第一通孔和第二通孔内的强力胶设置。3.根据权利要求1所述的一种能够实现温度自补偿的光纤光栅传感器，其特征在于：其中一个所述导柱，贯穿其侧壁设有第三通孔；所述第三通孔与该导柱所设的第一通孔连通；所述第三通孔内注满强力胶；所述光纤纤芯穿过所述第三通孔垂直基准水平面设置。4.根据权利要求1所述的一种能够实现温度自补偿的光纤光栅传感器，其特征在于：所述管状外...

【专利技术属性】
技术研发人员：付书林，曹玲俊，温作鹏，黄明，刘日寨，黄君君，周宣，
申请(专利权)人：无锡智泰柯云传感科技有限公司，
类型：发明
国别省市：