[实用新型]用于海洋环境的长周期光纤光栅传感器应力补偿结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及用于海洋环境的光纤传感器技术领域，尤其涉及一种为LPG传感器提供持续的恒定拉应力，以解决海洋环境下LPG传感器的应力补偿问题的用于海洋环境的长周期光纤光栅传感器应力补偿结构。 

背景技术

光纤传感器与传统电磁类传感器相比，具有抗电磁干扰、耐腐蚀、本征绝缘、可复用及低传输损耗等优点，在国防和民用领域发挥越来越重要的作用，被许多国家列为重点发展的传感器技术。 

光纤光栅传感器是利用光纤对外界变化敏感，其输出波长随外界环境发生变化，通过探测波长的变化从外探测外界环境变化的仪器。与常规电磁类传感器相比，其最大的技术优势就是可以实现准分布式测量，便于组成立体监测网络；同时可以利用不同周期的掩模板调制谐振波长，使其谐振波长处于常用解调波段；而且光纤光栅制作技术相对简单，生产成本也较低，有利于大规模组网应用。按照周期的大小，可分为光纤布拉格光栅(FBG)和长周期光纤光栅(LPG)，LPG对外界变化的灵敏度远高于FBG。鉴于光纤光栅传感器，特别是LPG传感器在技术上的优势，可满足海洋探测领域的要求，目前很多涉海单位已经在此方面积极开展研究。 

LPG传感器是利用LPG谐振波长对外界信号敏感，通过探测谐振波长的偏移量来检测海洋参量的传感器。本专利申请的发明人在专利申请201110430475.0中公开了一种用于快速海洋测温的光纤温度传感器，该传感器采用小弹簧方式给LPG施加预应力，防止LPG栅区弯曲。然而，当进行长期海洋测温时发现，小弹簧易受海水侵蚀而失去弹力，LPG栅区在海流的冲击作用下出现弯曲和抖动，导致LPG温度传感器无法正常工作。因此，本实用新型是对上述专利申请的进一步改进，重在解决海洋环境下LPG传感器的应力补偿问题。 

因此，我们提出一种用于海洋环境的LPG传感器应力补偿结构，为LPG传感器提供持续的恒定拉应力，以解决海洋环境下LPG传感器的应力补偿问题。 这是光纤传感器技术用于海洋探测所必须解决的关键技术问题。 

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种用于海洋环境的LPG传感器应力补偿结构，为LPG传感器提供持续的恒定拉应力，以解决海洋环境下LPG传感器的应力补偿问题。 

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的： 

一种用于海洋环境的长周期光纤光栅传感器应力补偿结构，其特征在于，所述结构包括： 

支撑套筒(10)，用于保护长周期光纤光栅传感器栅区； 

安装于套筒一端的带孔端盖(20)，用于铠装光缆的链接和固定； 

安装于支撑套筒(10)一侧与端盖(20)之间的第一悬臂梁(40)，用于固定和支承销钉(30)，并提供光纤中的拉伸应力； 

安装于第一悬臂梁(40)下方的第二悬臂梁(41)，用于第一悬臂梁(40)疲劳时为光纤提供持续恒定拉应力； 

所述第一悬臂梁(40)和第二悬臂梁(41)的外侧端通过销钉(30)连接，所述销钉(30)设置有光纤通过孔(301)，用于连接和固定光纤。 

所述支撑套筒(10)两端沿轴向各开有第一小孔(101)和第二小孔(102)，用于光纤通过。 

所述支撑套筒(10)一端内部进一步包含凸台(42)，用于安装和固定第一悬臂梁(40)和第二悬臂梁(41)。 

所述支撑套筒(10)一端包含小孔，用于固定光纤。 

所述第一悬臂梁(40)和第二悬臂梁(41)通过端盖(20)压紧在凸台(42)上。 

所述第二悬臂梁(41)上开有条形圆孔(412)，其宽度大于销钉(30)插入部分的直径，用于限制销钉(30)的滑动方向，防止光纤产生横向切应力和扭转。 

所述第一悬臂梁(40)和第二悬臂梁(41)的材料为耐海水腐蚀的不锈钢，以保证弹性元件在水下的长期有效性。 

所述支撑套筒(10)和带孔端盖(20)的材料为耐海水腐蚀的钛合金，且壳 体表层经过抛光，以减少生物附着的可能性。 

本实用新型的有益效果：用于海洋环境的长周期光纤光栅传感器应力补偿结构，包括支撑套筒，用于保护长周期光纤光栅传感器栅区；安装于套筒一端的带孔端盖，用于铠装光缆的链接和固定；安装于支撑套筒一侧与端盖之间的第一悬臂梁，用于固定和支承销钉，并提供光纤中的拉伸应力；安装于第一悬臂梁下方的第二悬臂梁，用于第一悬臂梁疲劳时为光纤提供持续恒定拉应力；所述第一悬臂梁和第二悬臂梁的外侧端通过销钉连接，所述销钉设置有光纤通过孔，用于连接和固定光纤。