一种光纤应变计及其应用制造技术

本发明专利技术公开一种光纤应变计及其应用，属于动力学试验仪器技术领域。该光纤应变计，包括应变光栅、温补光栅、光缆和套筒，所述应变光栅设于所述套筒的内表面上，所述应变光栅和所述温补光栅通过光缆串联。本发明专利技术还提出一种上述光纤应变计在分离式霍普金森压杆系统检测应变力中的应用。该光纤应变计可对压杆系统进行应变监测，从而可有效提高实验数据的精准性和稳定性。稳定性。稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤应变计及其应用


[0001]本专利技术涉及动力学试验仪器
，具体涉及一种光纤应变计及其应用。

技术介绍

[0002]随着光纤光栅传感技术的发展，光纤光栅传感技术已在航空航天、市政工程、煤矿、智能结构与材料等诸多领域获得了广泛应用。基于光纤光栅的传感过程是通过外界物理参量对光纤布拉格波长的调制来获取传感信息，是一种波长调制型光纤传感器。相对于传统电传感器，光纤光栅传感器具有免疫电磁干扰、轻质径小、灵敏度高、稳定性好等优点。
[0003]在传统的分离式霍普金森压杆系统中，压杆系统中的信号采集分析部件中的应变传感器一般采用电阻式应变片以及应变仪，具有对于大应变有较大的非线性、输出信号较弱的明显缺点，这会造成采集的信号不准确，精度不高的后果，容易影响后续实验数据的分析。如何提高实验数据的精准性和稳定性是现有技术的难题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述技术不足，提供一种光纤应变计及其应用，解决现有技术中如何有效提高实验数据的精准性和稳定性的技术问题。
[0005]为达到上述技术目的，本专利技术的技术方案提供一种光纤应变计，包括应变光栅、温补光栅、光缆和套筒，所述应变光栅设于所述套筒的内表面，所述应变光栅和所述温补光栅通过光缆串联。
[0006]进一步地，所述应变光栅的数量为两个，两个所述应变光栅分别与所述温补光栅通过所述光缆串联。
[0007]进一步地，两个应变光栅之间的径向间距至少为套筒周长的1/4。
[0008]进一步地，所述套筒为双层空心套筒，所述双层空心套筒包括内壁、外壁和空心结构；所述空心结构设于所述内壁和所述外壁之间。
[0009]进一步地，所述套筒的材质为金属材质。
[0010]此外，本专利技术还提出一种上述光纤应变计在分离式霍普金森压杆系统检测应变力中的应用。
[0011]进一步地，所述光纤应变计套设于所述分离式霍普金森压杆系统的入射杆上，所述应变光栅与所述入射杆的表面贴合。
[0012]进一步地，检测所述应变力的步骤包括：入射杆受到冲击杆撞击产生应变，光纤应变计接受到应变产生的信号，并将信号通过光缆传输至光纤解调仪解算得到波长的变化，之后根据波长的变化获得应变力。
[0013]进一步地，所述应变力的计算公式如下：
[0014][0015]其中
[0016]第一应变光栅和第二应变光栅的中心波长变化量Δλ1和Δλ2分别为：
[0017]Δλ1＝k1*ε1+k
′1*ΔT
[0018]Δλ2＝k2*ε2+k
′2*ΔT
[0019]k表示由应变引起的中心波长变化率，k
′
表示由温度引起的中心波长变化率，ΔT表示温度变化量；
[0020]温补光栅中心波长变化量Δλ3：
[0021]Δλ3＝k
′3*ΔT
[0022]温补光栅的应力计算公式为：
[0023][0024]E
j
表示应变光栅的杨氏模量。
[0025]进一步地，所述分离式霍普金森压杆系统还包括缓冲件，所述缓冲件设在所述入射杆的末端位置，所述缓冲件用于吸收杆件中传递的能量，避免应力波在杆件之间反复震荡。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：光纤应变计，包括应变光栅、温补光栅、光缆和套筒，所述应变光栅设于所述套筒的内表面，所述应变光栅和所述温补光栅通过光缆串联，将光纤应变计套设在分离式霍普金森压杆系统的入射杆上，应变光栅可贴合在入射杆的外表面上，进而可对压杆系统进行应变监测，从而可有效提高实验数据的精准性和稳定性。
附图说明
[0027]图1是本专利技术实施例1的光纤应变计在分离式霍普金森压杆系统的结构示意图；
[0028]图2是本专利技术实施例1的光纤应变计的结构示意图。
[0029]图3是本专利技术实施例1的光纤应变计中的套筒的俯视图。
[0030]附图标记说明：1、加载驱动部件；2、测速部件；3、信号采集分析部件；31、第一光纤应变计；32、入射杆；33、试样；34、第二光纤应变计；35、透射杆；36、吸收杆；37、光纤解调仪；38、数据解调系统；311、套筒；312、第一应变光栅；313、第二应变光栅；314、光缆；315、温补光栅；3111内壁；3112、外壁；3113、空心结构；4、缓冲件；11、高压氮气瓶；12、发射室；13、气压控制器；14、冲击杆。
具体实施方式
[0031]本具体实施方式提供了一种光纤应变计，包括应变光栅、温补光栅、光缆和套筒，所述应变光栅设于所述套筒的内表面，所述应变光栅和所述温补光栅通过光缆串联；所述应变光栅的数量为两个，两个所述应变光栅分别与所述温补光栅通过所述光缆串联；两个应变光栅之间的径向间距至少为套筒周长的1/4；所述套筒为双层空心套筒，所述双层空心
套筒包括内壁、外壁和空心结构；所述空心结构设于所述内壁和所述外壁之间；所述套筒的材质为金属材质，例如铁、铜、铝或者其合金等。套筒能够实现应变光栅在分离式霍普金森压杆系统上的固定。双层空心套筒的外壁能够隔绝外部，起到保护贴合在内壁的应变光栅的作用。
[0032]本具体实施方式还提出一种上述光纤应变计在分离式霍普金森压杆系统检测应变力中的应用。进一步地，所述光纤应变计套设于所述分离式霍普金森压杆系统的入射杆上，所述应变光栅与所述入射杆的表面贴合。
[0033]本具体实施方式中，检测所述应变力的步骤包括：入射杆受到冲击杆撞击产生应变，光纤应变计接受到应变产生的信号，并将信号通过光缆传输至光纤解调仪解算得到波长的变化，之后根据波长的变化获得应变力。
[0034]所述应变力的计算公式如下：
[0035][0036]其中
[0037]第一应变光栅和第二应变光栅的中心波长变化量Δλ1和Δλ2分别为：
[0038]Δλ1＝k1*ε1+k
′1*ΔT
[0039]Δλ2＝k2*ε2+k
′2*ΔT
[0040]k表示由应变引起的中心波长变化率，k
′
表示由温度引起的中心波长变化率，ΔT表示温度变化量；
[0041]温补光栅中心波长变化量Δλ3：
[0042]Δλ3＝k
′3*ΔT
[0043]温补光栅的应力计算公式为：
[0044][0045]E
j
表示应变光栅的杨氏模量。
[0046]本具体实施方式中，所述分离式霍普金森压杆系统还包括缓冲件，所述缓冲件设在所述入射杆的末端位置，所述缓冲件用于吸收杆件中传递的能量，避免应力波在杆件之间反复震荡。缓冲件用于分离式霍普金森压杆系统时，当处于静置状态时，缓冲件与吸收杆之间没有接触，当分离式霍普金森压杆系统运作时，缓冲件与吸收杆之间有接触。
[0047]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光纤应变计，其特征在于，包括应变光栅、温补光栅、光缆和套筒，所述应变光栅设于所述套筒的内表面，所述应变光栅和所述温补光栅通过光缆串联。2.根据权利要求1所述的光纤应变计，其特征在于，所述应变光栅的数量为两个，两个所述应变光栅分别与所述温补光栅通过所述光缆串联。3.根据权利要求2所述的光纤应变计，其特征在于，两个应变光栅之间的径向间距至少为套筒周长的1/4。4.根据权利要求1所述的光纤应变计，其特征在于，所述套筒为双层空心套筒，所述双层空心套筒包括内壁、外壁和空心结构；所述空心结构设于所述内壁和所述外壁之间。5.根据权利要求1所述的光纤应变计，其特征在于，所述套筒的材质为金属材质。6.一种权利要求1
‑
5任一项所述的光纤应变计在分离式霍普金森压杆系统检测应变力中的应用。7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述光纤应变计套设于所述分离式霍普金森压杆系统的入射杆上，所述应变光栅与所述入射杆的表面贴合。8.根据权利要要求7所述的应用，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：马炳德，张雄天，赵尔丞，张军奎，赵钺，李计发，苏成哲，刘吉祥，朱明，沈彦丞，
申请(专利权)人：兰州有色冶金设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：