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专利名称：一种光纤Bragg光栅应变传感器的制作方法
技术领域：
本发明属于光纤传感技术领域，涉及一种光纤Bragg光栅应变传感器。
背景技术：
随着科技的进步，电子类传感器由于易受电磁干扰，结构比较复杂，不能分布式测量和远程监控，已不能满足当今社会的要求。近年来，光纤Bragg光栅传感器因其具有抗电磁干扰、集传感与传输于一体、构造简单等优点，已广泛应用于结构工程如堤坝、桥梁、隧道和石化工业等的安全健康监控领域。光纤Bragg光栅应变传感器用来监测待测物体的微小变化，具有广泛的应用。近年来，光纤Bragg光栅应变传感器得到了良好的发展。在中国实用新型专利公告号为CN2651704Y提供的方案中，将光纤Bragg光栅固定于工字型结构中，虽然能实现应变测量， 但缺乏弹性结构，造成应变测量范围受限，另外多次使用之后易造成工字型结构变形，需要校正才能继续使用。本发明利用一种圆柱型弹性结构对Bragg光栅进行封装，既能实现埋入式应变测量，又能表面测量，并且具有安装方便的优点。

发明内容
本发明目的就是为了克服现有技术中应变传感器测量范围小、安装过程复杂的问题，提供了一种基于空穴交替间隔圆柱型弹性结构的光纤Bragg光栅应变传感器。本发明为解决技术问题所采取的技术方案光纤Bragg光栅应变传感器包括弹性结构、光纤Bragg光栅、保护套管、密封圈、固定结构、密封接口。弹性结构包括空穴交替间隔的弹性区、金属片和螺纹，且弹性区、金属片和螺纹为一体式结构；构成弹性区的空穴垂直于圆柱体中心轴、且越过圆柱体中心轴、呈交错排列的方式分布于弹性结构，弹性结构两端与固定结构螺纹连接，金属片在固定结构内；固定结构的另一端与用于固定铠装护套的密封接口一端螺纹连接；穿过弹性结构中心轴的光纤Bragg光栅两端利用玻璃焊料固定于弹性结构两端凸起的金属片上；位于连接固定结构螺纹内侧的密封圈和保护套管将弹性区密封。弹性结构、光纤Bragg光栅、保护套管、密封圈、固定结构、密封接口构成光纤Bragg光栅应变传感器；当该传感器为表面式时需要通过支撑底座将其固定于待测物体，固定结构为表面有凹槽、两端有内螺纹的管状结构；当该传感器为埋入式时固定结构为法兰结构。本发明所具有的有益效果为I、光纤Bragg光栅完全密封于传感器内，使其免受外界腐蚀，有利于延长传感器的使用寿命。2、根据固定结构的形状，该传感器可作为埋入式应变传感器和表面式应变传感器。3、弹性结构在加载应变后，易发生弹性形变，增大了传感器的测量范围。4、光纤Bragg光栅固定于弹性结构前进行预张拉,这样光纤Bragg光栅应变传感器可测量待测物体的正负应变。5、利用玻璃焊料将光纤Bragg光栅焊接于弹性结构两端，焊点小且焊接牢固，不易脱落，使传感器能适应恶劣的工作环境。


图I为本发明弹性结构示意图。图2为本发明弹性结构的侧视图。图3为本发明的埋入式结构示意图。图4为本发明的表面式结构示意图。图5为本发明螺栓紧固型构件示意图。 图6为本发明焊接型构件示意图。图7为本发明嵌入型构件示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明进一步描述，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例，使本发明的优点变得更加清楚和容易理解。固定结构、密封接口和支撑底座。如图I、图2、图3和图4所不,光纤Bragg光栅应变传感器包括空穴交替间隔的弹性结构4、光纤Bragg光栅5、保护套管6、密封圈7、固定结构8、密封接口 9 ;弹性结构4包括弹性区3、金属片I和螺纹2，且弹性区3、金属片I和螺纹2为一体式结构；构成弹性区3的空穴垂直于圆柱体中心轴、且越过圆柱体中心轴、呈交错排列的方式分布于弹性结构4，弹性结构4两端与固定结构8螺纹连接，金属片I在固定结构8内；固定结构8的另一端与用于固定铠装护套的密封接口 9 一端螺纹连接；穿过弹性结构4中心轴的光纤Bragg光栅5两端利用玻璃焊料固定于弹性结构4两端凸起的金属片I上；位于连接固定结构8螺纹内侧的密封圈7和保护套管6将弹性区3密封。弹性结构4、光纤Bragg光栅5、保护套管
6、密封圈7、固定结构8、密封接口 9构成光纤Bragg光栅应变传感器。本实施方式的工作方式为将传感器中的固定结构8置于图5中的支撑底座10和11，或图6中的支撑底座12和13，或图7中的支撑底座14和15之间，用螺栓紧固，然后利用螺栓固定、焊接或嵌入的方式将支撑底座固定于待测物；根据应变方向将埋入式应变传感器埋入待测物体，固化后即可工作。当待测物体发生应变AL/L时，应变即加载于应变光纤Bragg光栅5，进而引起应变光纤Bragg光栅5反射波长的漂移△入，测量出应变光纤Bragg光栅5的波长漂移量A入，即可反求出应变变化AL/L。在本实施实例中，该装置的灵敏度约为1.2pm/y e，测量范围为±2500y e。该装置能够实现应变测量的关键因素为I、设计密封圈、保护套管和密封接口等装置将光纤Bragg光栅完全密封于传感器内，使其免受外界的腐蚀，有利于延长传感器的使用寿命。2、固定结构可以设计成不同的形状，与不同的构件结合可用做埋入式应变传感器和表面式应变传感器。3、设计了空穴交替间隔型弹性结构，增大了传感器的测量范围。4、光纤Bragg光栅固定于弹性结构前进行预张拉,这样光纤Bragg光栅应变传感器可测量待测物体的正负应变。5、利用玻璃焊料将光纤Bragg光栅点焊固定于弹性应变片，焊点小且焊接牢固，不易脱落，使传感器能适应恶劣的工作环境。6、空穴交替间隔的弹性区、金属片和螺纹为一体式结构。以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此本发明的保护范围应该权利要求书的保护范围为准。
权利要求
1.一种光纤Bragg光栅应变传感器包括弹性结构、光纤光栅、保护套管、密封圈、固定结构、密封接口，其特征在于 弹性结构包括空穴交替间隔的弹性区、金属片和螺纹，且弹性区、金属片和螺纹为一体式结构；构成弹性区的空穴垂直于圆柱体中心轴、且越过圆柱体中心轴、呈交错排列的方式分布于弹性结构，弹性结构两端与固定结构螺纹连接，金属片在固定结构内；固定结构的另一端与用于固定销装护套的密封接口一端螺纹连接；穿过弹性结构中心轴的光纤Bragg光栅两端利用玻璃焊料固定于弹性结构两端凸起的金属片上；位于连接固定结构螺纹内侧的密封圈和保护套管将弹性区密封；弹性结构、光纤Bragg光栅、保护套管、密封圈、固定结构、密封接口构成光纤Bragg光栅应变传感器；当该传感器为表面式时需要通过支撑底座将其固定于待测物体，固定结构为表面有凹槽、两端有内螺纹的管状结构；当该传感器为埋入式时固定结构为法兰结构。
2.如权利要求I所述的一种光纤Bragg光栅应变传感器,其特征是光纤Bragg光栅的固定方式为利用玻璃焊料点焊。
3.如权利要求I所述的一种光纤Bragg光栅应变传感器，其特征是弹性区由交替间隔的空穴构成。
4.如权利要求I所述的一种光纤Bragg光栅应变传感器,其特征是传感器为表面式传感器时，固定结构为为表面有凹槽、两端有内螺纹的管状结构。
5.如权利要求I所述的一种光纤Bragg光栅应变传感器,其特征是通过支撑底座将表面式光纤Bragg光栅通过焊接、螺栓固定和嵌入的方式固定于待测物体。
6.如权利要求I所述的一种光纤Bragg光栅应变传感器，其特征是支撑底座与固定结构完全契合并通过螺栓将固定结构固定。
7.如权利要求I所述的一种光纤Bragg光栅应变传感器，其特征是金属片在固定结构内。
8.如权利要求I所述的一种光纤光栅应变传感器，其特征是金属片、弹性去和螺纹为一体式结构。
全文摘要
本发明涉及一种光纤Bragg光栅应变传感器。光纤光栅应变传感器包括弹性结构、光纤光栅、保护套管、密封圈、固定结构、密封接口。弹性结构包括空穴交替间隔的弹性区、金属片和螺纹，且弹性区、金属片和螺纹为一体式结构；构成弹性区的空穴垂直于圆柱体中心轴、且越过圆柱体中心轴、呈交错排列的方式分布于弹性结构，弹性结构两端与固定结构螺纹连接，金属片在固定结构内；固定结构的另一端与用于固定铠装护套的密封接口一端螺纹连接；穿过弹性结构中心轴的光纤Bragg光栅两端利用玻璃焊料固定于弹性结构两端凸起的金属片上；位于连接固定结构螺纹内侧的密封圈和保护套管将弹性区密封。当该传感器为埋入式时固定结构为法兰结构。本发明具有测量范围大，安装简单的优点。
文档编号G01B11/16GK102865827SQ201210231990
公开日2013年1月9日 申请日期2012年6月29日 优先权日2012年6月29日
发明者陈庆根, 罗宗胜, 王云鹏 申请人:杭州珏光物联网科技有限公司