[发明专利]一种方形结构光纤光栅反向差动应变检测传感器件

说明书

本发明涉及光纤光栅传感技术领域，尤其涉及一种方形结构光纤光栅反向差动应变检测传感器件。所述传感器件包括方形基底、两个螺柱焊脚、四个对角传导臂和两根光纤Bragg光栅。其中方形基底、两个螺柱焊脚和四个对角传导臂为一体化连接，而光纤Bragg光栅为普通的光纤Bragg光栅，两根光纤Bragg光栅性能应一致，光纤Bragg光栅通过粘接分别固定在与其相对应的两个对角传导臂的凹槽上，且固定时需要施加适当预拉，以保证传感器件具有双向应变传感能力。本发明提出一种方形结构光纤光栅反向差动应变检测传感器件，利用反向差动放大和对角线集中增敏原理，可以实现传感器件的增敏同时具有温度补偿功能。

技术领域

本发明涉及光纤光栅传感技术领域，尤其涉及一种方形结构光纤光栅反向差动应变检测传感器件。

背景技术

电阻应变片测量方法是测量应变的一种传统手段。然而，电阻应变片因易受环境(如电磁场、温度、湿度、化学腐蚀等)影响、精度低和寿命短等原因，其应用受到一定程度的限制。光纤Bragg光栅应变传感器具有响应速度快、重量轻、结构紧凑、使用灵活、成本低、不受电磁干扰、抗腐蚀以及易于准分布式测量等优点，因此使用光纤Bragg光栅测量应变可以克服电阻应变片的固有缺点。

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，随着光纤光栅制造技术的成熟以及光纤应用研究的深入，光纤Bragg光栅在应变传感领域得到了广泛的应用，使得光纤Bragg 光栅应变传感器成为目前应用最具有潜力的应变测量传感器之一。

本发明利用光纤Bragg光栅传感器对物体表面应变进行检测，该器件结构具有双重增敏效果，同时具有温度补偿功能，且灵敏度可调节。

发明内容

本发明提出一种方形结构光纤光栅反向差动应变检测传感器件，利用反向差动放大和对角线集中增敏原理，可以实现传感器件的增敏同时具有温度补偿功能。

本发明提供一种方形结构光纤光栅反向差动应变检测传感器件，所述传感器件包括方形基底、两个螺柱焊脚、四个对角传导臂和两根光纤Bragg光栅。

为达到上述目的，本发明采取以下技术方案：

所述的方形基底、两个螺柱焊脚和四个对角传导臂为一体化连接，其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，以保证传感器的检测精度。

所述的方形基底的大小可根据实际被测物体的大小进行制作。

所述的螺柱焊脚是基于螺柱焊的技术要求制作，两个螺柱焊脚的位置与两个对角传导臂上的光纤Bragg光栅在一条直线上，可用螺柱焊机将其焊接在被测物体表面。

所述的光纤Bragg光栅为普通的光纤Bragg光栅，两根光纤Bragg光栅性能应一致，光纤Bragg光栅通过粘接一根固定在其中两个相对应的对角传导臂的凹槽上，一根固定在另外两个与之相对应的对角传导臂的凹槽上，且固定时需要施加适当预拉，以保证传感器件具有双向应变传感能力。

所述的一种方形结构光纤光栅反向差动应变检测传感器件，具有双重增敏效果。当所测的物体表面发生应变时，螺柱焊脚会将该应变传递到传感器件中，会使其中一根光栅受到拉应力，一根受到压应力，使返回的两个Bragg中心波长向左右两个不同方向漂移，产生反向差动输出效果，实现应变增敏，同时也具有温度补偿功能，此为第一重增敏。第二重增敏是利用对角线集中增敏原理，其放大倍数为方形结构对角线长度和与之相对应的两个对角传导臂凹槽之间的距离之比。传感器件的灵敏度为双重增敏效果之积，其中传感器件的灵敏度可通过改变方形结构相对应的两个对角传导臂凹槽之间的距离来调节，距离越短灵敏度越高。

附图说明

图1为所述的一种方形结构光纤光栅反向差动应变检测传感器件示意图