一种温度、应变同时测量光纤光栅传感器制造技术

本实用新型专利技术提供的是一种温度、应变同时测量的光纤光栅传感器，包括两根光栅、一根宽棒、一根窄棒和一根杆组成。在杆上固定两根棒。一根光栅固定于两根棒之间，另一根光栅固定在杆与宽棒之间。当待测应变发生变化时，两棒之间的光栅的返回波长就相应发生变化；当温度发生变化是，两根光栅的返回波长都相应变化。因此，通过数据处理，就能得出环境的温度变化和应变变化。该传感器结构简单，使用方便。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光纤传感器，尤其是光纤光栅温度传感器和光纤光栅应变传感 器。二、技术背景光纤光栅作为新型传感元件，具有许多其它传感器无法比拟的优点全光测量，在 监测现场无电气设备，不受电磁及核辐射干扰；以反射光的中心波长表征被测量，不受光源 功率波动、光纤微弯效应及耦合损耗等因素的影响；绝对量测量，使用寿命长等等。 光纤光栅是利用光纤材料的光敏性，S卩外界入射光子和纤芯相互作用而引起后者 折射率的永久性变化，用紫外激光直接写入法在单模光纤的纤芯内形成的空间相位光栅， 其实质是在纤芯内形成一个窄带的滤光器或反射镜。光纤光栅属于反射型工作器件，当光 源发出的连续宽带光通过传输光纤射入时，它与光栅发生耦合作用，光栅对该宽带光有选 择地反射回相应的一个窄带光，并沿原传输光纤返回；其余宽带光则直接透射过去。反射回 的窄带光的中心波长值(也叫Bragg波长)为 入b = 2neff A 上式中，nrff为FBG的有效反射系数，A为FBG的相邻两个栅隔之间的几何距离。 温度和应变变化引起的光栅返回波长变化量为 A入b =入b (1-Pe) A e FBG+入B*《* A T (1) 其中，Pe( 0. 22)是光栅的弹光常数，l是光栅的热光系数，A e FBe是光栅的应 变变化，AT是环境温度变化量。 光纤光栅应变传感器在桥梁、土木等行业已广泛使用。由于光纤光栅对温度和应 变同时敏感，所以在测量应变时，有必要知道环境的温度变化情况。三
技术实现思路
本技术提供的是一种温度、应变同时测量的光纤光栅传感器，包括两根光栅、一根宽棒、一根窄棒和一根杆组成，在所述杆上固定所述的两根棒，所述光栅中的一根固定 于所述两根棒之间，所述光栅中的另一根固定在所述杆与所述宽棒之间。 现场安装时，先将两根棒固定到待测应变的物体。然后，松开杆和窄棒的固定。这 样，当待测应变发生变化时，两棒之间的光栅的返回波长就相应发生变化；当温度发生变化 是，两根光栅的返回波长都相应变化。因此，通过数据处理，就能得出环境的温度变化和应 变变化。该传感器结构简单，使用方便。四附图说明附图1是两根的棒固定到杆上的正面剖视图。 附图2是两根的棒固定到杆上的底面视图。 附图3是固定光纤光栅的结构示意图。 附图4是在待测应变物体上加螺钉的结构示意图。 附图5是传感器安装完成后的结构示意图。 其中，1为宽棒，2为窄棒，3为杆，4为与待测应变物体偶合的螺钉孔，5为光栅，6 为待测应变物体，7为固定在待测应变物体上的螺钉。五、具体实施方案 下面结合举例对本技术做更详细的描述 该传感起主要以下部分组成两根光栅、一根宽棒、一根窄棒和一根杆组成。两根 棒和杆的形状如附图1和附图2所示，杆的下部带有一块凸起的方块，两根棒上都有一个与 待测应变物体偶合的螺钉孔。在杆上固定两根棒。 一根光栅固定于两根棒之间，另一根光 栅固定在杆与宽棒之间。固定光栅时，根据设计需要的测量区间，设置其预松长度或预拉应变。 现场安装时，在待测应变的物体上通过焊接、胶粘等方式固定两个螺钉座，如图4 所示。然后将传感器固定到待测应变物体，松开杆和窄棒的固定点，完成安装，如图5所示。 光栅的固定，可以用胶粘、金属化后焊接等方式；棒和杆之间、棒和待测应变物体 之间的固定可以用螺钉、胶粘等方式；设置光纤光栅的预松长度和预拉应变的方法可以采 用条孔、拉伸平台等结构实现。 通过设置两棒的热膨胀系数和其间的光栅长度，可实现自动温度补偿的应变测 量，如专利200810104456. 7所示。通过设置宽棒和杆的长度、热膨胀系数和其间光栅长度， 可实现不同温度灵敏度的测量。 为了对传感器进行保护，可以通过加保护罩、縮小两根棒之间的距离和在棒上开 内嵌槽等方式。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种温度、应变同时测量的光纤光栅传感器，包括两根光栅、一根宽棒、一根窄棒和一根杆组成，其特征在于：在所述杆上固定所述的两根棒，所述光栅中的一根固定于所述两根棒之间，所述光栅中的另一根固定在所述杆与所述宽棒之间。

【技术特征摘要】
一种温度、应变同时测量的光纤光栅传感器，包括两根光栅、一根宽棒、一根窄棒和一根杆组成，其特征在于在所述杆...

【专利技术属性】
技术研发人员：李阔，周振安，刘爱春，王秀英，
申请(专利权)人：中国地震局地壳应力研究所，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]