船用三向光纤布拉格光栅传感器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种船用三向光纤布拉格光栅传感器，包括三组单向光纤光栅传感器，三组单向光纤光栅传感器的一端分别连接一子固定块，三组单向光纤光栅传感器的另一端连接在同一主固定块上；所述光纤光栅传感器中的光纤光栅表面镀有金层；所述光纤光栅传感器的弹性体包括三段，分别为位于中间的椭圆段、位于两端的圆柱段。金属化封装光纤光栅提高了光纤布拉格光栅的温度和应变线性，使补偿方式简化，并且提高测量精度。采用本实用新型的光纤光栅传感器的弹性体，使得船用三向光纤布拉格光栅传感器量程达到±4000με。
【专利说明】
船用三向光纤布拉格光栅传感器
技术领域
[0001] 本实用新型涉及船体结构监测系统，具体来说涉及一种船用三向光纤布拉格光栅 传感器。
【背景技术】
[0002] 在船用结构监测中，光纤布拉格光栅传感器有着很多优势，如抗电磁干扰，重量 轻，使用寿命长，电绝缘性好等。但同时，光纤布拉格光栅传感器也有一些与生倶来的缺点， 如光纤光栅本身可利用应变范围只有±1500ye，并且光纤布拉格光栅受温度和应变的交叉 影响，在使用其进行应变测量时，需要进行温度补偿。这两个缺点严重制约了光纤布拉格光 栅传感器在船体结构监测系统中的应用。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型的目的在于提供一种船用三向光纤布拉格光栅传感器，以解决现有技 术中的问题，提高船用三向光纤布拉格光栅温度和应变的线性，使补偿方式简化，并且提高 工程应用的精度。扩大船用三向光纤布拉格光栅传感器的量程，从而满足实际使用需求。
[0004] 为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：
[0005] 船用三向光纤布拉格光栅传感器，包括三组单向光纤光栅传感器，三组单向光纤 光栅传感器的一端分别连接一子固定块，三组单向光纤光栅传感器的另一端连接在同一主 固定块上;其特征在于，所述光纤光栅传感器中的光纤光栅表面镀有镍层;所述光纤光栅传 感器的弹性体包括三段，分别为位于中间的椭圆段、位于两端的圆柱段。
[0006] 在本实用新型的优选实施例中，所述镍层的厚度为80M1。
[0007] 在本实用新型的优选实施例中，在镍层的表面镀有2M1厚的金镀层。
[0008] 本实用新型的有益效果：
[0009] 1.金属化封装光纤光栅提高了光纤布拉格光栅的温度和应变线性，使补偿方式简 化，并且提高测量精度。
[0010] 2.采用本实用新型的光纤光栅的弹性体，使得船用三向光纤布拉格光栅传感器量 程达到±4000tie。
[0011] 本实用新型的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚 地了解。
【附图说明】
[0012] 图1为船用三向光纤布拉格光栅传感器的示意图。
[0013] 图2为现有的光纤光栅的弹性体的示意图。
[0014] 图3为本实用新型的光纤光栅的弹性体的示意图。
【具体实施方式】
[0015] 为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下 面结合具体实施例进一步阐述本实用新型。
[0016] 参见图1-3,船用三向光纤布拉格光栅传感器，包括三组单向光纤光栅传感器10， 三组单向光纤光栅传感器的一端分别连接一子固定块11，三组单向光纤光栅传感器的另一 端连接在同一主固定块12上;光纤光栅的表面镀有镍层;镍层的厚度为80wii。在镍层的表面 镀有2mi厚的金镀层。
[0017] 具体方法如下：
[0018] a.先进行光纤光栅的镀前预处理(去除涂敷层一表面清洁一浸胶体钯一解胶）。
[0019] b.化学镀镍:先配置镀液，然后将处理好的光纤光栅放入配置的镀液中，并用水浴 保持2h，最终在光纤表面形成sown的镍层。为了进一步提高光栅表面的可焊性和表面强度， 在镀镍层的表面还要再用化学镀金的方法沉积2mi的金镀层。
[0020] 现有的光纤光栅的弹性体如图2所示，感知元件光纤光栅粘贴在A段，当B段两 端受横向载荷时，根据材料力学知识(EASAeA= EBSBeB)可推得：
[0022] 该公式为设计减敏机构的理论依据，一般光纤布拉格光栅所允许的最大应变为土 1500叫，对于船用应变为±4000叫的测量要求，得K值约为3。根据实际应用需要，设定： 1A=12mm，lB=10mm，hA=10mm，hB=2mm，则K=3 ? 2，考虑到消除应变集中的问题，A区部分要做 导角处理，会损失部分面积，K会减小，设计过程中通过微调使K达到3左右(误差0.1)。
[0023] 这种结构中，直角是容易产生应变集中的区域，所以要求结构过渡区域尽量圆滑 过渡，使应变均匀传递，按照这个原则，对图2结构进行修改。得出如图3所示结构，
[0024] 光纤光栅的弹性体包括三段，分别为位于中间的椭圆段21、位于两端的圆柱段22。
[0025] 以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行 业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述 的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各 种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求 的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
【主权项】
1. 船用三向光纤布拉格光栅传感器，包括三组单向光纤光栅传感器，三组单向光纤光 栅传感器的一端分别连接一子固定块，三组单向光纤光栅传感器的另一端连接在同一主固 定块上;其特征在于，所述光纤光栅传感器中的光纤光栅表面镀有镍层;所述光纤光栅传感 器的弹性体包括三段，分别为位于中间的椭圆段、位于两端的圆柱段。2. 根据权利要求1所述的船用三向光纤布拉格光栅传感器，其特征在于:所述镍层的厚 度为80μηι。3. 根据权利要求1所述的船用三向光纤布拉格光栅传感器，其特征在于:在镍层的表面 镀有2μπι厚的金镀层。
【文档编号】G01B11/16GK205561774SQ201620253096
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年3月30日
【发明人】彭国伟, 眭健, 张 林
【申请人】上海海迅机电工程有限公司