专利名称：一种光纤Bragg光栅应变传感器的制作方法
技术领域：
本发明属于光纤传感技术领域，涉及一种光纤Bragg光栅应变传感器。
背景技术：
随着科技的进步，电子类传感器由于易受电磁干扰，结构比较复杂，不能分布式测量和远程监控，已不能满足当今社会的要求。近年来，光纤Bragg光栅传感器因其具有抗电磁干扰、集传感与传输于一体、构造简单等优点，已广泛应用于结构工程如堤坝、桥梁、隧道和石化工业等的安全健康监控领域。光纤Bragg光栅应变传感器用来监测待测物体的微小变化，具有广泛的应用。近年来，光纤Bragg光栅应变传感器得到了良好的发展。在中国实用新型专利公告号为CN2651704Y提供的方案中，将光纤Bragg光栅固定于工字型结构中，虽然能实现应变测量，但缺乏弹性结构，造成应变测量范围受限，另外多次使用之后易造成工字型结构变形，需要校正才能继续使用。本发明利用一种圆柱型弹性结构对Bragg光栅进行封装，既能实现埋入式应变测量，又能表面测量，并且具有安装方便的优点。
发明内容本发明目的就是为了克服现有技术中应变传感器测量范围小、安装过程复杂的问题，提供了一种基于空穴交替间隔圆柱型弹性结构的光纤Bragg光栅应变传感器。本发明为解决技术问题所采取的技术方案光纤Bragg光栅应变传感器包括弹性结构、光纤Bragg光栅、保护套管、密封圈、固定结构、密封接口。弹性结构包括空穴交替间隔的弹性区、金属片和螺纹，且弹性区、金属片和螺纹为一体式结构；构成弹性区的空穴垂直于圆柱体中心轴、且越过圆柱体中心轴、呈交错排列的方式分布于弹性结构，弹性结构两端与固定结构螺纹连接，金属片在固定结构内；固定结构的另一端与用于固定铠装护套的密封接口一端螺纹连接；穿过弹性结构中心轴的光纤Bragg光栅两端利用玻璃焊料固定于弹性结构两端凸起的金属片上；位于连接固定结构螺纹内侧的密封圈和保护套管将弹性区密封。弹性结构、光纤Bragg光栅、保护套管、密封圈、固定结构、密封接口构成光纤Bragg光栅应变传感器；当该传感器为表面式时需要通过支撑底座将其固定于待测物体，固定结构为表面有凹槽、两端有内螺纹的管状结构；当该传感器为埋入式时固定结构为法兰结构。本发明所具有的有益效果为I、光纤Bragg光栅完全密封于传感器内，使其免受外界腐蚀，有利于延长传感器的使用寿命。2、根据固定结构的形状，该传感器可作为埋入式应变传感器和表面式应变传感器。3、弹性结构在加载应变后，易发生弹性形变，增大了传感器的测量范围。4、光纤Bragg光栅固定于弹性结构前进行预张拉,这样光纤Bragg光栅应变传感器可测量待测物体的正负应变。5、利用玻璃焊料将光纤Bragg光栅焊接于弹性结构两端，焊点小且焊接牢固，不易脱落，使传感器能适应恶劣的工作环境。

图I为本发明弹性结构示意图。图2为本发明弹性结构的侧视图。图3为本发明的埋入式结构示意图。图4为本发明的表面式结构示意图。图5为本发明螺栓紧固型构件示意图。图6为本发明焊接型构件示意图。图7为本发明嵌入型构件示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进一步描述，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例，使本发明的优点变得更加清楚和容易理解。固定结构、密封接口和支撑底座。如图I、图2、图3和图4所不,光纤Bragg光栅应变传感器包括空穴交替间隔的弹性结构4、光纤Bragg光栅5、保护套管6、密封圈7、固定结构8、密封接口 9 ;弹性结构4包括弹性区3、金属片I和螺纹2，且弹性区3、金属片I和螺纹2为一体式结构；构成弹性区3的空穴垂直于圆柱体中心轴、且越过圆柱体中心轴、呈交错排列的方式分布于弹性结构4，弹性结构4两端与固定结构8螺纹连接，金属片I在固定结构8内；固定结构8的另一端与用于固定铠装护套的密封接口 9 一端螺纹连接；穿过弹性结构4中心轴的光纤Bragg光栅5两端利用玻璃焊料固定于弹性结构4两端凸起的金属片I上；位于连接固定结构8螺纹内侧的密封圈7和保护套管6将弹性区3密封。弹性结构4、光纤Bragg光栅5、保护套管6、密封圈7、固定结构8、密封接口 9构成光纤Bragg光栅应变传感器。本实施方式的工作方式为将传感器中的固定结构8置于图5中的支撑底座10和11，或图6中的支撑底座12和13，或图7中的支撑底座14和15之间，用螺栓紧固，然后利用螺栓固定、焊接或嵌入的方式将支撑底座固定于待测物；根据应变方向将埋入式应变传感器埋入待测物体，固化后即可工作。当待测物体发生应变AL/L时，应变即加载于应变光纤Bragg光栅5，进而引起应变光纤Bragg光栅5反射波长的漂移△ λ，测量出应变光纤Bragg光栅5的波长漂移量Λ λ，即可反求出应变变化AL/L。在本实施实例中，该装置的灵敏度约为1.2ρπι/μ ε，测量范围为±2500μ ε。该装置能够实现应变测量的关键因素为I、设计密封圈、保护套管和密封接口等装置将光纤Bragg光栅完全密封于传感器内，使其免受外界的腐蚀，有利于延长传感器的使用寿命。2、固定结构可以设计成不同的形状，与不同的构件结合可用做埋入式应变传感器和表面式应变传感器。3、设计了空穴交替间隔型弹性结构，增大了传感器的测量范围。4、光纤Bragg光栅固定于弹性结构前进行预张拉,这样光纤Bragg光栅应变传感器可测量待测物体的正负应变。5、利用玻璃焊料将光纤Bragg光栅点焊固定于弹性应变片，焊点小且焊接牢固，不易脱落，使传感器能适应恶劣的工作环境。 6、空穴交替间隔的弹性区、金属片和螺纹为一体式结构。以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此本发明的保护范围应该权利要求书的保护范围为准。
权利要求1.一种光纤Bragg光栅应变传感器包括弹性结构、光纤光栅、保护套管、密封圈、固定结构、密封接口，其特征在于 弹性结构包括空穴交替间隔的弹性区、金属片和螺纹，且弹性区、金属片和螺纹为一体式结构；构成弹性区的空穴垂直于圆柱体中心轴、且越过圆柱体中心轴、呈交错排列的方式分布于弹性结构，弹性结构两端与固定结构螺纹连接，金属片在固定结构内；固定结构的另一端与用于固定销装护套的密封接口一端螺纹连接；穿过弹性结构中心轴的光纤Bragg光栅两端利用玻璃焊料固定于弹性结构两端凸起的金属片上；位于连接固定结构螺纹内侧的密封圈和保护套管将弹性区密封；弹性结构、光纤Bragg光栅、保护套管、密封圈、固定结构、密封接口构成光纤Bragg光栅应变传感器；当该传感器为表面式时需要通过支撑底座将其固定于待测物体，固定结构为表面有凹槽、两端有内螺纹的管状结构；当该传感器为埋入式时固定结构为法兰结构。
2.如权利要求I所述的一种光纤Bragg光栅应变传感器,其特征是光纤Bragg光栅的固定方式为利用玻璃焊料点焊。
3.如权利要求I所述的一种光纤Bragg光栅应变传感器，其特征是弹性区由交替间隔的空穴构成。
4.如权利要求I所述的一种光纤Bragg光栅应变传感器,其特征是传感器为表面式传感器时，固定结构为表面有凹槽、两端有内螺纹的管状结构。
5.如权利要求I所述的一种光纤Bragg光栅应变传感器,其特征是通过支撑底座将表面式光纤Bragg光栅通过焊接、螺栓固定和嵌入的方式固定于待测物体。
6.如权利要求I所述的一种光纤Bragg光栅应变传感器，其特征是支撑底座与固定结构完全契合并通过螺栓将固定结构固定。
7.如权利要求I所述的一种光纤Bragg光栅应变传感器，其特征是金属片在固定结构内。
8.如权利要求I所述的一种光纤Bragg光栅应变传感器，其特征是金属片、弹性区和螺纹为一体式结构。
专利摘要本实用新型涉及一种光纤Bragg光栅应变传感器。光纤光栅应变传感器包括弹性结构、光纤光栅、保护套管、密封圈、固定结构、密封接口。弹性结构包括空穴交替间隔的弹性区、金属片和螺纹，且弹性区、金属片和螺纹为一体式结构；构成弹性区的空穴垂直于圆柱体中心轴、且越过圆柱体中心轴、呈交错排列的方式分布于弹性结构，弹性结构两端与固定结构螺纹连接，金属片在固定结构内；固定结构的另一端与用于固定铠装护套的密封接口一端螺纹连接；穿过弹性结构中心轴的光纤Bragg光栅两端利用玻璃焊料固定于弹性结构两端凸起的金属片上；位于连接固定结构螺纹内侧的密封圈和保护套管将弹性区密封。弹性结构、光纤Bragg光栅、保护套管、密封圈、固定结构、密封接口构成光纤Bragg光栅应变传感器；当该传感器为表面式时需要通过支撑底座将其固定于待测物体，固定结构为表面有凹槽、两端有内螺纹的管状结构；当该传感器为埋入式时固定结构为法兰结构。本实用新型具有测量范围大，安装简单的优点。
文档编号G01B11/16GK202630923SQ20122032426
公开日2012年12月26日 申请日期2012年6月29日 优先权日2012年6月29日
发明者陈庆根, 罗宗胜, 王云鹏 申请人:杭州珏光物联网科技有限公司