[发明专利]一种智能层式光纤光栅二维应变传感器

说明书

本发明公开了一种智能层式光纤光栅二维应变传感器，包括刻在同一根保偏光删上的三个双重光纤光栅，所述保偏光删弯折呈等边三角形，三个双重光纤光栅分别布置在一边上，第一双重光纤光栅和第二双重光纤光栅均为应变测量光栅，第三双重光纤光栅为温度补偿光栅，且三个双重光纤光栅的中心波长不同；其中，三个双重光纤光栅和一根保偏光纤均被封装于封装膜内，在第三双重光纤光栅外设有有U型封装区，且U型封装区仅U型开口区域与封装膜连接。本发明的传感器在测量时可以表贴在不规则曲面表面进行应变测量，有效提高空间分辨率，使用时安装灵活，且由于其中一根光纤光栅为温度补偿光纤光栅因而能够实现温度补偿，环境适应性好。

技术领域

本发明属于光纤光栅传感器技术领域，涉及一种智能层式光纤光栅二维应变传感器。

背景技术

随着光纤传感技术的日趋成熟，光纤光栅应变传感器已广泛应用于建筑桥梁，机械及电力等领域。相比如传统的电阻应变片传感器，光纤光栅应变传感器具有诸多优点，例如抗电磁干扰、电绝缘性能好、安全可靠、耐腐蚀、化学性能稳定、体积小、重量轻等。

应变测量是监测结构安全状况的重要手段，不同应用场合和不同材料结构所需的应变分辨率和应变量程存在区别。目前基于光纤光栅的应变传感器件大多都只能用于一维应变测量，很少有适用于二维应变测量的光纤光栅应变传感器件。CN106767486A公布了一种光纤光栅二维应变增敏传感器及其封装方法，其结构为一个圆环上连接四个安装引脚，两根光纤光栅垂直分布，且两端固定在在圆环上。两个垂直固定的光纤光栅即可感知两个不同方向的应变，从而实现二维应变测量。但其体积大，安装不方便，只能测量规则平面的应变，且不能实现温度补偿。CN107218898A公布了一种表面二维应变检测的星形光纤光栅应变片，它是由星形金属弹性薄片基底和三个布拉格光栅组成的，同样是通过三个安装引脚与被测物体连接。但是，以上传感器只能测量规则的平面二维应变，不适用于小体积物体的表面形貌复杂的平面二维应变测量，而且没有温度补偿，不适用于温差大的环境。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种智能层式光纤光栅二维应变传感器，该传感器体积小，安装方便，可以测量小体积物体表面二维应变，且能够实现温度补偿、环境适应性好。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种智能层式光纤光栅二维应变传感器，包括刻在同一根保偏光纤上的三个双重光纤光栅，所述保偏光纤弯折呈等边三角形，三个双重光纤光栅分别布置在三角形的一边上，第一双重光纤光栅和第二双重光纤光栅均为应变测量光栅，第三双重光纤光栅为温度补偿光栅，且三个双重光纤光栅的中心波长不同；

其中，三个双重光纤光栅和一根保偏光纤均被封装于封装膜内，在第三双重光纤光栅外设有U型封装区，且U型封装区仅U型开口区域与封装膜连接。

优选地，第一双重光纤光栅、第二双重光纤光栅所在边均与第三双重光纤光栅所在边呈圆弧过渡。

优选地，U型封装区底面设置有一层可抽出的隔离层。

进一步优选地，封装膜为聚酰亚胺或水玻璃薄膜。

进一步优选地，所述保偏光纤为双折射保偏光纤。

进一步优选地，该智能层式光纤光栅二维应变传感器结构呈Y字型。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明公开的智能层式光纤光栅二维应变传感器，将三个双重光纤光栅刻在同一根保偏光纤上，并将保偏光纤弯折形成等边三角形，能够有效减少传感器的体积，使其结构紧凑，能够测量小体积物体表面二维应变，测量时可以表贴在不规则曲面表面进行应变测量，有效提高空间分辨率，使用时安装灵活，且由于其中一根光纤光栅为温度补偿光纤光栅因而能够实现温度补偿，环境适应性好。

附图说明