专利名称：光纤应变传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种应变传感器，尤其涉及一种光纤应变传感器。
背景技术：
传统的应变传感器是以应变-电量为基础，以电信号为转换及传输的载体，用导线传输电信号，因此，使用时易受到电磁场和环境的影响，如环境湿度太大可能引起短路，特别是高温和易燃、易爆环境中易引起火灾等等。研究发现，当光纤光栅的应变发生改变时，光栅有效折射率和光栅周期会改变，从而导致光纤光栅的中心波长也会发生改变，例如对于中心波长为1550nm附近的光纤光栅，I个微应变(即I μ ε )将引起约Ipm的波长变化，通过测定光纤光栅中心波长的变化，即可推倒出应变的变化，从而可以构成一种新型的光纤光栅应变传感器。较之以应变-电量为 基础的传统应变传感器，光纤光栅应变传感器的抗干扰特性较强，因此，目前广泛应用于民用工程结构、航空航天业、船舶航运业、电力工业、石油化工业、医学、核工业等行业，尤其是在高电压、强电磁场、易燃易爆的恶劣环境中具有很强的应用优势。由于自身结构的局限性，目前普通光纤光栅应变传感器的光纤与其外壳体之间的应变比通常约为1:1，其测量范围一般在O 2500μ ε左右，但在很多场合，如火箭发动机固体推进剂，直升机旋翼等，待测量的应变量可能在10000 μ ε左右甚至更高。因此现有的光纤光栅应变传感器的测量范围无法满足测量要求。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种大量程的光纤应变传感器。为达到上述目的，本实用新型提供了一种光纤应变传感器，包括管壳，所述管壳的两端分别安装有一个端盖，所述管壳内设有光纤光栅，所述光纤光栅的两端分别对应固定在两个所述端盖上且预张紧，所述管壳内安装有应变减敏梁，所述应变减敏梁由中间固定部和与其两侧连接的两个镜像对称的边缘应变减敏部构成，所述中间固定部固定于所述管壳的内壁上，两个所述边缘应变减敏部的自由端与所述光纤固定连接，且两个所述边缘应变减敏部与所述光纤光栅的粘接点之间的光纤光栅长度是所述中间固定部横向长度的数倍。本实用新型的光纤应变传感器中，由于两个边缘应变减敏部与光纤光栅的粘接点之间的光纤光栅长度是中间固定部横向长度的数倍(假设为N倍)，则光纤应变传感器通过其应变减敏梁传递到光纤光栅上的应变，为被测物应变的1/Ν，因此，本实用新型的光纤应变传感器使用应变减敏梁可以较好的保护光纤光栅，并且提高光纤应变传感器的测量范围。
图I为本实用新型的光纤应变传感器的主视剖视图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
进行详细描述参考图I所不，本实施例的光纤应变传感器，包括管壳I，管壳I的两端分别密封粘接接有一个端盖2，管壳I内设有光纤光栅3，光纤光栅3的两端分别对应通过粘接固定在两个端盖2上且预张紧，管壳I内安装有应变减敏梁4，该应变减敏梁4是由一厚度为O. 25 O. 5mm的条形不锈钢板弯折而成的一体结构，其包括中间固定部41和与其两侧连接的两个镜像对称的边缘应变减敏部42，其中，中间固定部41为矩形平底槽结构，而两个边缘应变减敏部42为两个镜像对称的阶梯型结构，中间固定部41粘接固定于管壳I的内壁上，两个边缘应变减敏部42的自由端与光纤光栅3固定连接。为保证应变减敏达到要求，且两个边缘应变减敏部42与光纤光栅3的粘接点之间的光纤光栅长度(即图中Lf)是中间固定部41横向长度(即图中L)的5倍，也可以根据需要适当改变倍数。此外，为了提高应变减敏效果，管壳I与两个端盖2围成的内腔内填充满光纤填充油膏5。假设当被测物受拉力发生形变时，应变量为ε，由于中间固定部41的底部通过管· Lf-L AL
壳I与被测物连接在一起，则中间固定部41同时产生应变ε，= 其中，L为中
间固定部41的原长度，L’为发生形变时中间固定部41的长度，AL为形变量，应变减敏梁4除中间固定部41外其余部分由于未与管壳I接触，因此均未发生形变，即应变减敏梁4整体变形量为AL，假设两个边缘应变减敏部42之间的光纤光栅的应变为ε ’ 则￡ ’ = (Lj — L/) / Lf= AL / L/=AL/51
I AL=-■ —
Is其中，Lf为两个边缘应变减敏部42之间的光纤光栅的原长度，L为两个边缘应变减敏部42之间的光纤光栅发生形变时的长度。由此可见，本实施例的光纤应变传感器通过其应变减敏梁传递到光纤光栅上的应变，为被测物应变的1/5，当被测物发生15000 μ ε时，光纤光栅只产生3000 μ ε。以上的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。
权利要求1.一种光纤应变传感器，包括管壳(I )，所述管壳(I)的两端分别安装有一个端盖(2),所述管壳(I)内设有光纤光栅(3 )，所述光纤光栅(3 )的两端分别对应固定在两个所述端盖(2)上且预张紧，其特征在于，所述管壳(I)内安装有应变减敏梁(4)，所述应变减敏梁(4)由中间固定部(41)和与其两侧连接的两个镜像对称的边缘应变减敏部(42)构成，所述中间固定部(41)固定于所述管壳(I)的内壁上，两个所述边缘应变减敏部(42)的自由端与所述光纤光栅(3)粘接固定连接，且两个所述边缘应变减敏部(42)与所述光纤光栅(3)的粘接点之间的光纤光栅长度是所述中间固定部(41)横向长度的数倍。
2.根据权利要求I所述的光纤应变传感器，其特征在于，两个所述边缘应变减敏部(42)沿所述管壳(I)径向的长度之和是所述中间固定部(41)沿所述管壳(I)径向的长度的5倍。
3.根据权利要求I所述的光纤应变传感器，其特征在于，所述应变减敏梁(4)是由一条形不锈钢板弯折而成的一体结构，所述中间固定部(41)为矩形平底槽结构，两个所述边缘应变减敏部(42)为两个镜像对称的阶梯型结构。
4.根据权利要求3所述的光纤应变传感器，其特征在于，所述条形不锈钢板的厚度在O.25 O. 5mm。
5.根据权利要求I所述的光纤应变传感器，其特征在于，所述管壳(I)与两个所述端盖(2)围成的内腔内填充满光纤填充油骨(5)。
专利摘要本实用新型公开了一种光纤应变传感器，其包括管壳，管壳的两端分别安装有一个端盖，管壳内设有光纤光栅，光纤光栅的两端分别对应固定在两个端盖上且预张紧，管壳内安装有应变减敏梁，应变减敏梁由中间固定部和与其两侧连接的两个镜像对称的边缘应变减敏部构成，中间固定部固定于管壳的内壁上，两个边缘应变减敏部的自由端与光纤固定连接，且两个边缘应变减敏部与光纤光栅的粘接点之间的光纤光栅长度是中间固定部横向长度的数倍。本实用新型公的光纤应变传感器使用应变减敏梁可以较好的保护光纤光栅，并且提高了光纤应变传感器的测量范围。
文档编号G01B11/16GK202614196SQ20122020660
公开日2012年12月19日 申请日期2012年5月9日 优先权日2012年5月9日
发明者孙兵, 朱涛, 李锦华, 许丹丽, 林峰 申请人:中国电子科技集团公司第八研究所