[实用新型]一种具有温度补偿的光纤光栅应变传感器

说明书

本实用新型设计光纤光栅技术领域，具体为一种具有温度补偿的光纤光栅应变传感器，包括光纤光栅、补偿块、滑块和菱形基体，所述菱形基体为中空结构；所述补偿块和滑块分别固定连接在菱形基体的一条对角线的端点上，所述光纤光栅的两端分别与滑块和补偿块固定连接。本方案通过特殊菱形结构确保结构件在承受拉、压应变或者弯曲应变时，光纤光栅及固定光纤的根部不会承受剪切或者弯曲应力，只有拉伸应力，从而有效提高了传感器的可靠性和使用寿命。此外，在温度升高时，补偿块的自由端能向菱形基体内伸长，也实现了温度补偿的效果。

技术领域

本实用新型设计光纤光栅技术领域，具体为一种具有温度补偿的光纤光栅应变传感器。

背景技术

光纤光栅是一种通过一定方法使光纤纤芯的折射率发生轴向周期性调制而形成的衍射光栅，是一种无源滤波器件。由于光栅光纤具有体积小、熔接损耗小、全兼容于光纤、能埋入智能材料等优点，并且其谐振波长对温度、应变、折射率、浓度等外界环境的变化比较敏感，因此在制作光纤激光器、光纤通信和传感领域得到了广泛的应用。

在实际应用过程中，随着外界温度的变化，光纤光栅的有效折射率和光栅周期会发生相应的变化，由于光纤光栅的中心波长与其有效折射率和光栅周期有关，从而导致其中心波长也会发生相应的漂移，漂移量约为10pm/℃，这严重限制了光纤光栅的实际应用。因此对光纤光栅进行温度补偿是十分必要的。

实用新型内容

本实用新型所解决的技术问题在于提供一种具有温度补偿的光纤光栅应变传感器。

本实用新型提供的基础方案：一种具有温度补偿的光纤光栅应变传感器，包括光纤光栅、补偿块、滑块和菱形基体，所述菱形基体为中空结构；

所述补偿块和滑块分别固定连接在菱形基体的一条对角线的端点上，所述光纤光栅的两端分别与滑块和补偿块固定连接。

进一步，当所述菱形基体的两条对角线长度不相等时，所述补偿块和滑块分别固定连接在菱形基体的长对角线上。

进一步，所述菱形基体的角度大小能够根据传感器的灵敏度系数进行调整。

进一步，所述菱形基体和滑块采用殷瓦钢材料制成，其线膨胀系数为(1～3)×10-6/℃。

进一步，所述补偿块与菱形基体固定连接的部位为补偿块远离菱形对角线交点的端面。

进一步，所述补偿块采用的材料为纯度高于99％的镍，其线膨胀系数为13×10-6/℃。

进一步，所述菱形基体的另一条对角线上的两边设有向外延伸的结构件，所述结构件的端部设为长条形的粘接结构。

进一步，所述粘接结构的粘接面有0.2mm-0.3mm的空间涂抹胶粘剂。

进一步，所述光纤光栅表面设有适用于350℃下温度使用的涂覆层，所述光纤光栅的两端分别与滑块和补偿块通过300-350℃融化焊料焊接的方式进行固定连接，所述光纤光栅采用飞秒逐点写入的工艺进行制作。

进一步，所述菱形基体的四边厚度不高于2mm，宽度为0.5-1mm。

本实用新型的原理及优点在于：

1)通过特殊菱形结构确保结构件在承受拉、压应变或者弯曲应变时，光纤光栅及固定光纤的根部不会承受剪切或者弯曲应力，只有拉伸应力，可有效提高传感器的可靠性和使用寿命。

2)将菱形基体和滑块采用线膨胀系数较低的金属材料，使得传感器自身具有较高的温度系数，再将光纤光栅与线膨胀系数较高的补偿块进行焊接，就能将光纤光栅应变传感器的零点温漂系数做得很低或者为零，如此实现了光纤光栅应变传感器的温度补偿。