[实用新型]一种二级杠杆传递的光纤光栅应变增敏器件

说明书

技术领域

本发明涉及光纤光栅传感技术领域，尤其涉及一种二级杠杆传递的光纤光栅应变增敏器件。

背景技术

自从1978年K.O.Hill等人首先在掺锗光纤中采用驻波写入法制成世界上第一只光纤光栅以来，由于它具有许多独特的优点，因而在光纤传感领域有着广阔的应用前景。随着光纤光栅制造技术的不断完善，在光纤传感领域的应用成果日益增多，使得光纤光栅已成为发展最为迅速的光纤无光源器件之一。光纤在紫外光强激光照射下，利用光纤纤芯的光敏感特性，光纤的折射率将随光强的空间分布发生相应的变化。这样，在光纤轴向上就会形成周期性的折射率变化，即为光纤光栅。由于光纤光栅具有抗电磁干扰、高精度、使用方便、性能稳定和便于分布式组网等优点，因而在应变检测传感技术领域得到了广泛应用。

光纤布拉格(Bragg)光栅是利用光纤纤芯材料的光敏性在紫外线下形成的折射率呈周期性变化的一段光纤，当把光纤Bragg光栅用于应变检测时，为提高检测精度，技术要点之一是要对光纤Bragg光栅传感结构进行应变增敏设计，本专利采用二级杠杆结构，对应变进行二次放大，实现对光纤光栅应变传感结构的增敏。

发明内容

本发明提出来一种二级杠杆传递的光纤光栅应变增敏器件，能够对光纤光栅应变传感器进行增敏。

本发明提供一种二级杠杆传递的光纤光栅应变增敏器件，所述光纤光栅应变增敏器件包括光纤Bragg光栅、一级传感臂、二级传感臂、螺柱焊脚、上底座和下底座。

为达到上述目的，本发明采取以下技术方案：

所述的一级传感臂、二级传感臂、螺柱焊脚、上底座和下底座为一体化连接。

所述的螺柱焊脚是基于螺柱焊的技术要求制作，可用螺柱焊机将其焊接在被测物体表面。

所述的上底座和下底座的厚度为一级传感臂厚度的两倍，保证在受压条件下不会发生扭曲变形。

所述的光纤光栅为普通的光纤Bragg光栅，光栅粘接固定在二级传感臂的凹槽中。

所述的光纤Bragg光栅粘接在二级传感臂上时，需要施加适当预拉，以保证传感器具有双向应变传感能力。

所述的一种二级杠杆传递的光纤光栅应变增敏器件，其灵敏度可通过改变螺柱焊脚与一级传感臂的连接点和一级传感臂与二级传感臂的连接点这两个连接点的位置来调节。

所述的一种二级杠杆传递的光纤光栅应变增敏器件，对两螺柱焊脚间距离与粘接在二级传感臂两端的光纤Bragg光栅长度的设计也是一种应变放大结构，其放大倍数为两螺柱焊脚间距离与粘接在二级传感臂两端的光纤Bragg光栅的长度之比。

本发明所述的一种二级杠杆传递的光纤光栅应变增敏器件，通过对材料和结构的合理选取与设计，可以提高和调节传感器的应变灵敏度。

附图说明

图1为所述的一种二级杠杆传递的光纤光栅应变增敏器件示意图

图2为所述的一种二级杠杆传递的光纤光栅应变增敏器件工作原理图

具体实施方式

本发明所述的一种二级杠杆传递的光纤光栅应变增敏器件，包括光纤Bragg光栅(1)、一级传感臂(2)、二级传感臂(3)、螺柱焊脚(4)、上底座(5)和下底座(6)。

所述的一级传感臂(2)、二级传感臂(3)、螺柱焊脚(4)、上底座(5)和下底座(6)为一体化的金属结构。

所述的一种二级杠杆传递的光纤光栅应变增敏器件，如图1所示，为左右对称结构。

所述的一级传感臂(2)、二级传感臂(3)、螺柱焊脚(4)、上底座(5)和下底座(6)的材料宜选用与被测物体相一致的材料，避免不同材料在外界温度变化时由于热膨胀系数差异所引起的热应力，以保证传感器的监测精度。

所述的光纤Bragg光栅(4)通过粘接固定在二级传感臂(3)的凹槽中，粘接时需要施加适当预拉，以保证传感器具有双向应变传感能力。

所述的光纤Bragg光栅(4)的栅区部分如图1所示位于两个二级传感臂(3)的中间部位。

所述的螺柱焊脚(4)是基于螺柱焊的技术要求制作，可通过螺柱焊将其焊接固定在被测物体上。对两螺柱焊脚间距离与粘接在二级传感臂两端的光纤Bragg光栅长度的设计也是一种应变放大结构，其放大倍数为两螺柱焊脚间距离与粘接在二级传感臂两端的光纤Bragg光栅的长度之比。