一种FBG传感器高温应变双参量测试装置制造方法及图纸

技术编号:39964174 阅读:8 留言:0更新日期:2024-01-09 00:16
本技术属于光纤光栅传感技术领域,具体涉及一种FBG传感器温度应变双参量测试装置,结构包括恒温箱、应变调控台、弹性薄片、FBG传感器、宽带光源、解调仪和光纤环行器。该装置基于光纤传感原理,采用光纤传感器同时对物体表面的同一位置进行温度和应变双参量测量。本技术造价低廉,操作简单,测量稳定性好,具有广阔的应用前景和推广市场。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光纤光栅传感,尤其涉及一种fbg传感器高温应变双参量测试装置。


技术介绍

1、社会经济的发展带动着各行各业的进步,使之更加智能化、科技化,从而推动了各项技术的快速发展,科学工程项目也开始向新的高度发展。传感器作为人类视觉、听觉和触觉的延伸,在现代社会生活中发挥着重要作用。其中光纤传感技术作为光纤通信技术的衍生品,不仅利用光纤作为传输媒介的基础,保证了整体信息的传输质量,更将其直接作为传感单元,感知所需测量的物理量。

2、光纤传感器具有传统类型传感器所不具备的抗电磁干扰、耐腐蚀、熔接损耗小、灵敏度高、体积小等独特优势,其最基本的方法是采用所谓波长编码,即以光纤光栅峰值波长为传感参量。因此,使其在项目工程,尤其是恶劣环境下如石油化工、井下测量、电力监测等领域牢牢占据一席之地。但目前常用的光纤光栅应变传感器无法在高温环境下稳定工作,且在高温条件下容易断裂失效。同时,由于光纤光栅对应变和温度同时敏感,因此必须消除温度对应变测量的影响。


技术实现思路

1、针对上述所提及的问题,本技术提出了一种fbg传感器高温应变双参量测试装置,可同时对物体表面的同一位置进行温度和应变双参量测量,耐高温可达300℃,应变量程为±2000με。

2、为达到上述目的,本技术采取以下技术方案:

3、如图1、图2和图3所示,所述的fbg传感器高温应变双参量测试装置包括恒温箱(1)、应变调控台(2)、fbg传感器(3)、弹性薄片(4)、宽带光源(5)、解调仪(6)、光纤环行器(7)、温控器(8)、pid控制系统(9)、搭扣(10)、把手(11)和折页(12),其特征在于:所述的应变调控台(2)包括基座(2-1)、支撑轴承座(2-2)、精密直线导轨(2-3)、滑台(2-4)、固定台(2-5)、固定轴承座(2-6)、精密螺杆(2-7)、旋钮(2-8)、微调旋钮(2-9),所述的基座(2-1)的尺寸为长40cm宽25cm,材质为镀铬钢,所述的精密螺杆(2-7)通过支撑轴承座(2-2)和固定轴承座(2-6)安装在基座(2-1)上面,基座(2-1)两侧装有精密直线导轨(2-3),精密直线导轨(2-3)上面滑动连接滑台(2-4),且滑台(2-4)与精密螺杆(2-7)配合传动连接,转动旋钮(2-8)和微调旋钮(2-9)带动精密螺杆(2-7)转动使滑台(2-4)在精密直线导轨(2-3)上移动,所述的fbg传感器(3)包括单模光纤(3-1)、焊接点(3-2)、毛细玻璃管(3-3)、f-p腔(3-4)、端面(3-5)、fbg(3-6),其特征在于,将单模光纤(3-1)与fbg(3-6)的端面镀高反射膜后,同轴插入毛细玻璃管(3-3)中,形成f-p腔(3-4),初始f-p腔长为0.5mm,所述的单模光纤(3-1)与毛细玻璃管(3-3)使用co2激光焊接的方式将进行固定,所述的fbg(3-6)插入毛细玻璃管(3-3)在端面(3-5)处使用高温胶粘接在一起,使fbg(3-6)可在f-p腔(3-4)中自由伸缩,将所述的fbg传感器(3)中的毛细玻璃管(3-3)的两端通过高温胶粘贴在弹性薄片(4)的上表面,fbg(3-6)仅受温度影响产生反射波长偏移,f-p腔(3-4)随弹性薄片(4)的形变产生应变,同时通过fbg(3-6)测得的温度再对光纤自身进行修正,达到准确测量应变的目的,通过该传感器实现了温度和应变的解耦测量,可同时对物体表面的同一位置进行温度和应变双参量测量,所述的弹性薄片(4)使用螺钉固定在预留螺孔的应变调控台(2)滑台(2-4)、固定台(2-5)的两端,所述的fbg传感器(3)耐高温可达300℃,应变量程为±2000με。

4、所述的恒温箱(1)的外部尺寸长宽高为490mm*460mm*300mm,壁厚为100mm,其内箱材质使用sus304,保温材质使用硬质聚氨酯泡沫+玻璃纤维,其箱盖通过搭扣(10)、把手(11)和折页(12)打开,所述的pid控制系统(9)可通过调节温控器(8)控制恒温箱(1)箱内的温度,其温控范围为10℃~300℃,分辨率为0.1℃。

5、所述的应变调控台(2)中精密螺杆(2-7)的螺距为5μm,即微调旋钮(2-9)转动一周为5μm。

6、所述的应变调控台(2)通过高温胶固定在恒温箱(1)底部的卡槽中防止滑动。

7、所述的弹性薄片(4)的材质为镍钛诺合金,其尺寸长宽厚为150mm*50mm*2mm。

8、所述的高温胶的型号为卡夫特5923h,耐温范围为-60℃-315℃。

9、所述的光纤环行器(7)通过恒温箱(1)的引线孔与fbg传感器(3)连接。

10、所述的应变调控台(2)的精密螺杆(2-7)在恒温箱(1)的箱体处通过密封轴承的引至外部。

11、本技术所述的一种fbg传感器高温应变双参量测试装置,在高温300℃的条件下,该fbg传感器可同时对物体表面的同一位置进行温度和应变双参量测量。

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【技术保护点】

1.一种FBG传感器高温应变双参量测试装置,包括恒温箱(1)、应变调控台(2)、FBG传感器(3)、弹性薄片(4)、宽带光源(5)、解调仪(6)、光纤环行器(7)、温控器(8)、PID控制系统(9)、搭扣(10)、把手(11)和折页(12),其特征在于:所述的应变调控台(2)包括基座(2-1)、支撑轴承座(2-2)、精密直线导轨(2-3)、滑台(2-4)、固定台(2-5)、固定轴承座(2-6)、精密螺杆(2-7)、旋钮(2-8)、微调旋钮(2-9),所述的基座(2-1)的尺寸为长40cm宽25cm,材质为镀铬钢,所述的精密螺杆(2-7)通过支撑轴承座(2-2)和固定轴承座(2-6)安装在基座(2-1)上面,基座(2-1)两侧装有精密直线导轨(2-3),精密直线导轨(2-3)上面滑动连接滑台(2-4),且滑台(2-4)与精密螺杆(2-7)配合传动连接,转动旋钮(2-8)和微调旋钮(2-9)带动精密螺杆(2-7)转动使滑台(2-4)在精密直线导轨(2-3)上移动,所述的FBG传感器(3)通过高温胶粘贴在弹性薄片(4)的上表面,所述的弹性薄片(4)使用螺钉固定在预留螺孔的应变调控台(2)滑台(2-4)、固定台(2-5)的两端,所述的FBG传感器(3)耐高温可达300℃,应变量程为±2000με。

2.根据权利要求1所述的一种FBG传感器高温应变双参量测试装置,其特征在于,所述的FBG传感器(3)包括单模光纤(3-1)、焊接点(3-2)、毛细玻璃管(3-3)、F-P腔(3-4)、端面(3-5)、FBG(3-6),初始F-P腔长为0.5mm,所述的单模光纤(3-1)与毛细玻璃管(3-3)使用CO2激光焊接的方式将进行固定,所述的FBG(3-6)插入毛细玻璃管(3-3)在端面(3-5)处使用高温胶粘接在一起,使FBG(3-6)可在F-P腔(3-4)中自由伸缩,FBG(3-6)仅受温度影响产生反射波长偏移,F-P腔(3-4)随弹性薄片(4)的形变产生应变。

3.根据权利要求1所述的一种FBG传感器高温应变双参量测试装置,其特征在于,所述的恒温箱(1)的外部尺寸长宽高为490mm*460mm*300mm,壁厚为100mm,其内箱材质使用SUS304,其箱盖通过搭扣(10)、把手(11)和折页(12)打开,所述的PID控制系统(9)可通过调节温控器(8)控制恒温箱(1)箱内的温度,其温控范围为10℃~300℃,分辨率为0.1℃。

4.根据权利要求1所述的一种FBG传感器高温应变双参量测试装置,其特征在于,所述的应变调控台(2)中精密螺杆(2-7)的螺距为5μm,即微调旋钮(2-9)转动一周为5μm。

5.根据权利要求1所述的一种FBG传感器高温应变双参量测试装置,其特征在于,所述的应变调控台(2)通过高温胶固定在恒温箱(1)底部的卡槽中防止滑动。

6.根据权利要求1所述的一种FBG传感器高温应变双参量测试装置,其特征在于,所述的弹性薄片(4)的材质为镍钛诺合金,其尺寸长宽厚为150mm*50mm*2mm。

7.根据权利要求1所述的一种FBG传感器高温应变双参量测试装置,其特征在于,所述的高温胶的型号为卡夫特5923H,耐温范围为-60℃-315℃。

8.根据权利要求1所述的一种FBG传感器高温应变双参量测试装置,其特征在于,所述的光纤环行器(7)通过恒温箱(1)的引线孔与FBG传感器(3)连接。

9.根据权利要求1所述的一种FBG传感器高温应变双参量测试装置,其特征在于,所述的应变调控台(2)的精密螺杆(2-7)在恒温箱(1)的箱体处通过密封轴承的引至外部。

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【技术特征摘要】

1.一种fbg传感器高温应变双参量测试装置,包括恒温箱(1)、应变调控台(2)、fbg传感器(3)、弹性薄片(4)、宽带光源(5)、解调仪(6)、光纤环行器(7)、温控器(8)、pid控制系统(9)、搭扣(10)、把手(11)和折页(12),其特征在于:所述的应变调控台(2)包括基座(2-1)、支撑轴承座(2-2)、精密直线导轨(2-3)、滑台(2-4)、固定台(2-5)、固定轴承座(2-6)、精密螺杆(2-7)、旋钮(2-8)、微调旋钮(2-9),所述的基座(2-1)的尺寸为长40cm宽25cm,材质为镀铬钢,所述的精密螺杆(2-7)通过支撑轴承座(2-2)和固定轴承座(2-6)安装在基座(2-1)上面,基座(2-1)两侧装有精密直线导轨(2-3),精密直线导轨(2-3)上面滑动连接滑台(2-4),且滑台(2-4)与精密螺杆(2-7)配合传动连接,转动旋钮(2-8)和微调旋钮(2-9)带动精密螺杆(2-7)转动使滑台(2-4)在精密直线导轨(2-3)上移动,所述的fbg传感器(3)通过高温胶粘贴在弹性薄片(4)的上表面,所述的弹性薄片(4)使用螺钉固定在预留螺孔的应变调控台(2)滑台(2-4)、固定台(2-5)的两端,所述的fbg传感器(3)耐高温可达300℃,应变量程为±2000με。

2.根据权利要求1所述的一种fbg传感器高温应变双参量测试装置,其特征在于,所述的fbg传感器(3)包括单模光纤(3-1)、焊接点(3-2)、毛细玻璃管(3-3)、f-p腔(3-4)、端面(3-5)、fbg(3-6),初始f-p腔长为0.5mm,所述的单模光纤(3-1)与毛细玻璃管(3-3)使用co2激光焊接的方式将进行固定,所述的fbg(3-6)插入毛细玻璃管(3-3)在端面(3-5)处使用高温胶粘接在一起,使fbg(3...

【专利技术属性】
技术研发人员:弓善坤刘月明
申请(专利权)人:中国计量大学
类型:新型
国别省市:

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