[发明专利]长标距光纤光栅应变感测器

说明书

一种长标距光纤光栅应变感测器，涉及光纤光栅传感器技术领域，包括呈对称设置的多级应变增敏基片和应变传感光纤光栅；多级应变增敏基片包括第一柔性转动臂、第二柔性转动臂、第三柔性转动臂、第四柔性转动臂、第一安装件、第二安装件、第一弓形梁和第二弓形梁、竖向梁、第一竖向移动臂和第二竖向移动臂；第一竖向移动臂分别与第一柔性转动臂和第三柔性转动臂铰接，第二竖向移动臂分别与第二柔性转动臂和第四柔性转动臂铰接；应变传感光纤光栅设置于第一竖向移动臂和第二竖向移动臂之间；第一安装件、竖向梁和第二安装件沿第二方向排布，第二方向和第一方向垂直。长标距光纤光栅应变感测器能够对应变测量进行三级增敏放大，以提高应变增敏范围。

技术领域

本发明涉及光纤光栅传感器技术领域，具体而言，涉及一种长标距光纤光栅应变感测器。

背景技术

光纤光栅应变感测器因其具有稳定性好、测量精度高、抗电磁干扰能力强、耐腐蚀、体积小、对环境适应性强等优点，使其非常适用于严苛环境下的结构健康监测。目前，光纤光栅应变感测器已经在桥梁、大坝、石油管道、飞机液压管路系统以及大型工程结构和机械装备的健康监测中得到了广泛应用。

目前，光纤光栅应变感测器被广泛地应用于结构的损伤检测和定位。然而，传统的点式光纤光栅应变计只有当损伤正好出现在应变计附近才能被有效检测。因此，对于规模庞大的土木工程结构和机械装备而言，若要有效识别结构的损伤，则需要成千上万的测点，这无疑增加了监测的成本。为了减少应变测点，长标距光纤光栅应变计应运而生，该应变计能够测量结构在一定标距长度内的平均应变，然而，现有的长标距光纤光栅应变计因其应变增敏机制较为单一，其在给定的标距内应变增敏的范围有限，因此难以满足对损伤引起的微小应变进行有效测量的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种长标距光纤光栅应变感测器，其能够对应变测量进行三级增敏放大，从而在给定的标距内提高应变增敏的范围。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明的一方面，提供一种长标距光纤光栅应变感测器，该长标距光纤光栅应变感测器包括呈对称设置的多级应变增敏基片和应变传感光纤光栅；多级应变增敏基片包括第一柔性转动臂、第二柔性转动臂、第三柔性转动臂、第四柔性转动臂、铰接于第一柔性转动臂和第二柔性转动臂之间的第一安装件、铰接于第三柔性转动臂和第四柔性转动臂之间的第二安装件、沿第一方向排布的第一弓形梁和第二弓形梁、连接于第一弓形梁和第二弓形梁之间的竖向梁、连接于第一弓形梁远离竖向梁一侧的第一竖向移动臂，以及连接于第二弓形梁远离竖向梁一侧的第二竖向移动臂；第一竖向移动臂远离第一弓形梁的一端分别与第一柔性转动臂远离第一安装件的一端和第三柔性转动臂远离第二安装件的一端铰接，第二竖向移动臂远离第二弓形梁的一端分别与第二柔性转动臂远离第一安装件的一端和第四柔性转动臂远离第二安装件的一端铰接；应变传感光纤光栅沿多级应变增敏基片的纵向轴线设置于第一竖向移动臂和第二竖向移动臂之间；第一安装件、竖向梁和第二安装件沿第二方向排布，第二方向和第一方向垂直。该长标距光纤光栅应变感测器能够对应变测量进行三级增敏放大，从而在给定的标距内提高应变增敏的范围。

可选地，第一柔性转动臂通过柔性铰链铰接于第一安装件和第一竖向移动臂之间；第二柔性转动臂通过柔性铰链铰接于第一安装件和第二竖向移动臂之间；第三柔性转动臂通过柔性铰链铰接于第二安装件和第一竖向移动臂之间；第四柔性转动臂通过柔性铰链铰接于第二安装件和第二竖向移动臂之间。

可选地，第一柔性转动臂和第三柔性转动臂沿多级应变增敏基片的纵向轴线呈对称设置，且第一柔性转动臂与多级应变增敏基片的横向轴线的夹角和第三柔性转动臂与横向轴线的夹角相同。

可选地，第一柔性转动臂与横向轴线的夹角在3°至10°之间。

可选地，第一柔性转动臂和第一竖向移动臂的铰接点至第一弓形梁的距离大于0mm。