[实用新型]一种光纤光栅单向应变传感器

说明书

本实用新型公开了一种光纤光栅单向应变传感器，本实用新型实施例提供的光纤光栅单向应变传感器，包括了具有温度补偿的温度补偿传感模块及具有对光纤光栅进行减敏功能的应变传感器模块，其中的应变传感器模块中的三环减敏基片固定光纤光栅区域采用了三环平行结构，这样，在采用本实用新型实施例提供的光纤光栅单向应变传感器进行应力监测时，就实现了对光纤光栅的减敏设计及温度补偿设计，结构简单，提高了监测灵敏度及提高量程。

技术领域

本实用新型涉及物体的应力监测技术，特别涉及一种用于应力监测的光纤光栅单向应变传感器。

背景技术

光纤光栅(FBG)传感器属于光纤传感器的一种，基于光纤光栅的传感过程通过外界物理参量对光纤布拉格(Bragg)波长的调制来获取传感信息，是一种波长调制型光纤传感器。光纤光栅传感器可以贴合在待测结构上，实现对待测结构的温度，以及应变等物理量的直接测量。光纤光栅传感器按照类型可以分为光纤光栅温度传感器和光纤光栅应变传感器。光纤光栅传感器作为近年来发展最为迅速，应用极为广泛的光纤无源器件之一，与传统电信号类传感器相比，具有结构简单、可靠性好、耐腐蚀、抗电磁干扰能力强和复用能力强等优点，可形成多种连接方式的传感网络，实现了对待测结构的大面积测量及多点测量。由于光纤光栅传感器自身具备许多不可替代的优越性，因此受到越来越多科研工作者和工程技术人员的青睐。

待测结构的应力监测技术一般都应用在结构比较复杂、应变范围较大、对待测结构系统稳定性要求比较高的领域，所以加大量程、增加待测结构系统稳定性及简化封装工艺是光纤光栅应变传感器研究中首先需要解决的问题。但是，对于光纤光栅应变传感器采用的光纤光栅长期工作的应变范围为±2000με，远远低于待测结构所需的应变范围，这就需要对光纤光栅应变传感器进行减敏设计以达到需求。目前，有两种光纤光栅应变传感器的设计方案：其一是基片式结构的光纤光栅应变传感器，其灵敏系数为1.05pm/με,线性度约为0.99，其灵敏度及线性度仍然达不到待测结构所需；其二是螺旋倾斜复合结构的光纤布拉格光栅应变传感器，在结构上巧妙的对其中的光纤的应变进行减敏，但是结构复杂不容易实现。

上述两种光纤光栅应变传感器应用在待测结构的大量程测量上时，一个是线性度及灵敏精度有待提高，一个是结构复杂，不易实施且成本较高。因此，目前没有一种既结构简单又能够提高量程及监测灵敏度的光纤光栅应变传感器存在。

实用新型内容

本实用新型的一个实施例提供了一种用于应力监测的光纤光栅单向应变传感器，结构简单且能够提高监测灵敏度及提高量程。

本实用新型实施例是这样实现的：

一种应用于应力监测的光纤光栅单向应变传感器，包括：应变传感器模块、温度补偿传感模块、传感器底板、传感器保护外壳及光纤光缆组成，应变传感器模块焊接于传感器底板中间，其上部置有温度补偿传感模块，传感器保护外壳完全覆盖温度补偿传感模块、应变传感器模块及传感器底板，其中，

所述光纤光缆包括中间的光栅、光栅两端的光纤松套管及两个边端的铠装管；

应变传感器模块包括三环减敏基片及分别与三环减敏基片两端相连的传感器焊块，所述光栅封装在三环减敏基片的第一凹槽上，在所述三环减敏基片的第一凹槽方向上，平行均匀分布三个环形结构，所述铠装管固定于所述传感器焊块上且传感器焊块焊接于待测结构表面；

所述温度补偿传感模块包括温度补偿基片及与所述温度补偿基片一端连接的温度补偿基板，所述温度补偿基板固定在所述传感器焊块上，所述温度补偿基片中置有第二凹槽放置所述裸露光栅，所述温度补偿基片的第二凹槽两端延伸方向分别置有的第三凹槽放置所述光纤松套管，所述温度补偿基板上沿所述第三凹槽的延伸方向的第四凹槽放置所述铠装管。