[发明专利]一种光纤Bragg光栅应变传感器

说明书

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：

1、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。

附图说明

图1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1、图2、图3和图4所示，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1和螺纹2，且弹性区3、金属片1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1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1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。