[发明专利]一种光纤法布里珀罗干涉应变与挠曲复合传感器

说明书

本发明提供一种光纤法布里珀罗干涉应变与挠曲复合传感器，采用分体式结构，由反射基座和光纤固定基座实现分体安装，由反射基座和光纤探头相对面构成EFPI腔，将应变测量转换为微距离测量，反射基座和光纤固定基座分别安装固定于待测结构体表面，随待测结构体表面应变变化、结构挠曲变化发生相对位移。本发明采用光纤探头阵列，由探头阵列空间分布特性和微距离测量结果数据，得到反射基座和光纤固定基座间角度变化，实现结构挠曲角度测量，通过修正角度变化引入的测量误差，由固定反射面和光纤固定基座间距离变化得到结构表面伸展压缩情况，实现应变测量。与传统应变传感器相比，本发明可同时获取应变信息和挠曲信息，更加有效地反应结构体真实状态。

技术领域

本发明涉及测量测试技术领域，具体涉及一种光纤法布里珀罗干涉应变与挠曲复合传感器。

背景技术

应变测量是结构状态感知与评估的重要环节，是反映结构体变形程度的有效参数之一。应变测量主要分为接触式和非接触式测量，其中非接触式测量要求具备可视化条件，使光信号能够接触到待测结构体表面。对于复杂结构，往往仅能采用接触式应变测量。

现有接触式应变测量技术包括电阻应变片、光纤光栅应变传感器、光纤EFPI应变传感器等，上述技术均提供单方向应变测量结果，可采用正交应变花等结构来反映不同方向应变参数。但另一方面，结构体除了伸长压缩外，在力矩作用下常发生挠曲变形，仅采用正交坐标系得到的应变分布往往不能全面、有效地反映结构真实状态。

发明内容

本发明是为了解决传感器应变测量的全面性问题，提供一种光纤法布里珀罗干涉应变与挠曲复合传感器，由反射基座和光纤固定基座实现分体安装，由反射基座和光纤探头相对面构成EFPI腔，将应变测量转换为微距离测量，反射基座和光纤固定基座分别安装固定于待测结构体表面，随待测结构体表面应变变化、结构挠曲变化发生相对位移，通过对传感器光纤阵列测量得到的EFPI腔长数据组合进行分析，即可得到对应的挠曲角度和应变，本发明能够同时得到待测结构体表面的应变、挠曲信息，能够更加全面地反映结构体真实状态。

本发明提供一种光纤法布里珀罗干涉应变与挠曲复合传感器，包括反射基座、设置在反射基座相对一侧的光纤固定基座、穿过并从光纤固定基座伸出的光纤探头组合和与光纤探头组合尾部依次相连的尾纤组合、解调终端；

反射基座包括相互垂直的反射面和反射基座底面，反射面为与光纤固定基座相对的面，反射基座底面固定在待测结构体上表面；

光纤固定基座包括光纤固定基座本体和设置在光纤固定基座本体本体中的至少3个通孔，通孔的轴线与光纤固定基座本体的底面平行，光纤固定基座本体固定在所述待测结构体上表面；

光纤探头组合包括至少3个光纤探头，每个光纤探头固定在一个通孔内，每一个光纤探头的端面均与反射面平行组成EFPI腔并接收反射光信号；

尾纤组合与每一个光纤探头的尾部相连，尾纤组合用于传输述光纤探头的光信号；

解调终端用于通过尾纤组合为光纤探头提供主动探测光源，解调终端用于接收通过尾纤组合传输回来的光信号并分析光信号的特征得到对应光纤探头EFPI腔长信息。

本发明所述的一种光纤法布里珀罗干涉应变与挠曲复合传感器，作为优选方式，每个光纤探头的端面均位于同一平面上。

本发明所述的一种光纤法布里珀罗干涉应变与挠曲复合传感器，作为优选方式，光纤探头包括光纤本体、设置在光纤本体前端中心的光纤插芯和将光纤探头固定在通孔内部的固定结构。

本发明所述的一种光纤法布里珀罗干涉应变与挠曲复合传感器，作为优选方式，光纤探头的数量为3个、呈等边三角形排列，三个光纤探头的端面均位于同一平面上。

本发明所述的一种光纤法布里珀罗干涉应变与挠曲复合传感器，作为优选方式，尾纤组合包括至少3个单根的尾纤或者一个多芯光缆。