[实用新型]一种基于啁啾光纤光栅的轴向非均匀应变传感器

说明书

本实用新型提供了一种可以更加准确的检测出具体的应变情况的基于啁啾光纤光栅的轴向非均匀应变传感器，它包括两条并排在一起的光纤光栅；一条光纤光栅为均匀光纤光栅；另一条光纤光栅为啁啾光纤光栅；每条光纤光栅各自对应一套检测单元，或者共用一套检测单元；检测单元包括光源、光谱分析装置和环形器；当每条光纤光栅自对应一套检测单元时，每个单元中的光源与环形器相连，环形器与光纤光栅相连，所述的光谱分析装置与环形器相连，光谱分析装置用于接收并分析光纤光栅反射回的光信号；当两条光纤光栅共用一套检测单元时，需要增设一个光开关，光源和光谱分析装置与环形器相连，环形器与光开关相连，光开关同时与两条光纤光栅相连。

技术领域

本实用新型涉及一种光纤光栅应变传感器，具体是指一种基于啁啾光纤光栅的轴向非均匀应变传感器。

背景技术

由于应变的变化会引起光纤光栅的栅距和折射率的变化，从而使光纤光栅的反射和透射谱发生变化。通过检测光纤光栅反射谱或透射谱的变化，就可以获得相应的应变信息，于是就产生了用光纤光栅测量应变的传感器。现有技术中，已经有大量的成熟的基于均匀光纤光栅的应变传感器。

应变影响布拉格波长是由于光栅周期的伸缩和弹光效应引起的。现有技术中的光纤光栅的应变传感器，一般是在假设光纤光栅仅受轴向均匀应力作用，温度场和均匀压力场保持恒定。轴向均匀应力或满足线性变化规律的应力引起光栅的栅距改变，然后通过专门的算法计算出应变的具体情况。本专利申请的发明人通过实践发现，现有技术中的传感器在面对轴向非均匀应变的检测时，因硬件结构限制，无法准确检测出具体的应变情况。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种可以更加准确的检测出具体的应变情况的基于啁啾光纤光栅的轴向非均匀应变传感器。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案为：一种基于啁啾光纤光栅的轴向非均匀应变传感器，它包括两条并排固定在一起的光纤光栅；其中一条光纤光栅为均匀光纤光栅；另一条光纤光栅为啁啾光纤光栅；每条光纤光栅各自对应一套检测单元，或者共用一套检测单元；所述的检测单元包括一个光源、一个光谱分析装置和一个环形器；

当每条光纤光栅自对应一套检测单元时，部件连接关系为：每个单元中的光源与环形器相连，环形器与光纤光栅相连，所述的光谱分析装置与环形器相连，所述的光谱分析装置用于接收并分析光纤光栅反射回的光信号；

当两条光纤光栅共用一套检测单元时，需要增设一个光开关，部件连接关系为：光源和光谱分析装置与环形器相连，环形器与光开关相连，光开关同时与两条光纤光栅相连。

作为优选，所述的环形器为1550nm波段的环形器。

作为优选，所述的光谱分析装置分辨率为0.1nm。

采用上述结构后，本实用新型具有如下有益效果：传感器中采用两个光纤光栅，分别为均匀光纤光栅（简称FBG）和啁啾光纤光栅（简称CFBG），传感光路设计为两路，光源传送的光信号通过光开关实现两路信号之间的切换，一路光信号入射进FBG根据在应变作用下其反射光谱中心波长平移最大值和最小值，提供应变的最大值和最小值，以限定根据第二路信号计算的非均匀应变分布的范围；第二路光信号进入CFBG，利用其反射光谱的畸变和平移变化和第一路提供的应变最大值与最小值实时反映轴向非均匀应变的分布。

本专利方案解决了传统传感系统测量微结构形变误差大、重构速度慢的难题，提高了传感器精度和可靠性。

附图说明

图1是本实用新型实施例一中基于啁啾光纤光栅的轴向非均匀应变传感器的结构示意图。

图2是本实用新型实施例二中基于啁啾光纤光栅的轴向非均匀应变传感器的结构示意图。