专利名称：波长可微调的软封装光纤光栅传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及传感器，特别是一种具有波长可微调的软封装光纤光栅传感器。主要应用于建筑工程和其它结构件的应变和温度的传感检测。
背景技术：
光纤光栅是一种制作在光纤上的具有窄带反射特性的光学滤波器。由于石英光纤的弹性形变、热膨胀特性及其热光、弹光效应，它具有对温度和应力的敏感特性。在一定的范围内这一敏感特性是线性的，符合以下的关系Δλε/λ＝ε(1+γ) (1)ΔλT/λ＝(α+e)ΔT (2)式中ε为光纤的应变，γ为光纤材料的弹光系数，α为光纤材料的热胀系数，ΔT为温度变化量，e=1ndndt]]>为热光系数。通过测量波长的变化根据上述的关系就能确定所感知的温度和应力。利用这一特性可以将光纤光栅制作成应变传感器和温度传感器，并衍生出测量压力、加速度、流量、位移等其它物理量的传感器。
光纤光栅用于传感领域的主要优点在于抗电磁干扰能力强、耐腐蚀、传感头不带电，适合于强电和防电场合；可与光纤系统直接连接，并可多路复用，便于构成各种形式的光纤传感网络，尤其是采用波分复用技术构成的分布式光纤光栅传感器阵列，可以进行大面积的多点测量；稳定性和可靠性好、体积小、精度高；便于埋入复合材料构件及大型工程建筑内部等，对结构的完整性、安全性、载荷疲劳、损伤程度等状态进行连续实时监测。
光纤的主要成分是SiO2，用于制作光纤光栅的裸光纤又特别纤细，其外径只有125微米左右，非常的脆弱，因此，若将其直接作为传感元件应用于工程中，布设工艺难度很大。人们一般将其粘贴于一毛细管或薄片上制作成传感元件，此举虽然能够在一定程度上解决上述问题，但其布设难度并没有得到根本上的改变。而且，这种传感元件，受到胶、毛细管或薄片的共同制约，受封装工艺的影响很大，必须逐一进行标定，且线性度变差，传感测量的量程减小；波长调谐也比较困难，不利于波分复用技术的应用，也就不利于进行大面积的多点测量，给实际应用带来了不小的制约。

发明内容
为了克服上述缺点，本发明提供一种波长可微调的光纤光栅传感器。
本发明的技术方案如下一种波长可微调的光纤光栅传感器，一含有光纤光栅的光纤段，其特征是该光纤段穿过保护套管、第一夹具中间的小孔和第二夹具中间的小孔，所述的保护套管的两端分别以软胶和胶粘剂与第一夹具、第二夹具相粘结，将含有光纤光栅的光纤段伸直并保証光纤光栅处于该保护套管的正中间，在两小孔中填满固定胶分别与第一夹具和第二夹具粘接固定构成一体，形成光纤光栅传感器，所述的第一夹具和第二夹具的外侧的外螺纹上设有微调螺帽。
所述的第一夹具和第二夹具各被装在一由上固定块和下固定块构成的固定块的固定槽中，该固定块的上固定块和下固定块与第一夹具和第二夹具由紧固镙钉紧固。
所述的第二夹具与保护套管之间采用焊结固定，或螺纹联结固定。
所述的下固定块和待测物体表面的固定采用焊接固定，或镙钉紧固。
本发明的优点和特点如下①解决了光纤光栅传感器的布设工艺难题；②由于本光纤光栅传感器安装后，其应变特性和温度特性仍等同于光纤光栅，有利于光纤光栅传感器的温度补偿，所以具有线性响应好、精度高、测量量程大的特点；③本光纤光栅传感器具有波长微调的功能，有利于多路复用，便于构成各种形式的光纤传感网络，尤其是采用波分复用技术构成的分布式光纤光栅传感器阵列，可以进行大面积的多点测量；④结构简单，体积小，使用稳定可靠，具有良好的性价比，预期有很好的市场前景。
⑤适用于大型工程建筑及其它结构件的应变和温度监测。


图1是本发明的结构示意2是本发明的安装示意3是本发明安装后的左、右视示意中1-第一夹具，2-保护套管，3-第二夹具，4-光纤光栅，5-第一小孔，6-第二小孔，7-固定胶，8-软胶，9-胶粘剂，10-下固定块，11-上固定块，12-固定槽，13-紧固镙钉，14-微调镙帽，15-微调镙纹具体实施方式
先请参阅图1、图2和图3所示，图1、图2和图3为本发明的波长可微调的软封装光纤光栅传感器的实施例，由图可见，本发明波长可微调的光纤光栅传感器，含有光纤光栅4的光纤段，该光纤段穿过保护套管2、第一夹具1中间的第一小孔5和第二夹具3中间的第二小孔6，所述的保护套管2的两端分别以软胶8和胶粘剂9与第一夹具1、第二夹具3相粘结，将含有光纤光栅4的光纤段伸直并保証光纤光栅4处于该保护套管2的正中间，在第一小孔5和第二小孔6中填满固定胶7分别与第一夹具1和第二夹具3粘接固定构成一体，形成光纤光栅传感器，所述的第一夹具1和第二夹具3的外侧的外螺纹15上设有微调螺帽14。
所述的第一夹具1和第二夹具3各被装在一由上固定块11和下固定块10构成的固定块的固定槽12中，该固定块的上固定块11和下固定块10与第一夹具1和第二夹具3由紧固镙钉13紧固。
所述的第二夹具3与保护套管2之间采用焊结固定，或螺纹联结固定。
所述的下固定块10和待测物体表面的固定是焊接固定，或镙钉紧固。
所述的第一小孔5、第二小孔6和保护套管2的直径大于250微米，第一夹具1和第二夹具3及其所在的固定点即为光纤光栅传感器的两固定点。这样，被测物体在外力、温度作用下产生的应力、应变，即会传递到光纤光栅上，光纤光栅传感器的波长随之发生变化，从而测量出被测物体的应变和温度变化。
权利要求
1.一种波长可微调的光纤光栅传感器，一含有光纤光栅(4)的光纤段，其特征是该光纤段穿过保护套管(2)、第一夹具(1)中间的第一小孔(5)和第二夹具(3)中间的第二小孔(6)，所述的保护套管(2)的两端分别以软胶(8)和胶粘剂(9)与第一夹具(1)、第二夹具(3)相粘结，将含有光纤光栅(4)的光纤段伸直并保証光纤光栅(4)处于该保护套管(2)的正中间，在第一小孔(5)和第二小孔(6)中填满固定胶(7)分别与第一夹具(1)和第二夹具(3)粘接固定构成一体，形成光纤光栅传感器，所述的第一夹具(1)和第二夹具(3)的外侧的外螺纹(15)上设有微调螺帽(14)。
2.根据权利要求1所述的波长可微调的光纤光栅传感器，其特征是所述的第一夹具(1)和第二夹具(3)各被装在一由上固定块(11)和下固定块(10)构成的固定块的固定槽(12)中，该固定块的上固定块(11)和下固定块(10)与第一夹具(1)和第二夹具(3)由紧固镙钉(13)紧固。
3.根据权利要求1所述的波长可微调的光纤光栅传感器，其特征是所述的第二夹具(3)与保护套管(2)之间采用焊结固定，或螺纹联结固定。
4.根据权利要求1所述的波长可微调的光纤光栅传感器，其特征是所述的下固定块(10)和待测物体表面的固定是焊接固定，或镙钉紧固。
全文摘要
一种波长可微调的光纤光栅传感器，一含有光纤光栅的光纤段，其特征是该光纤段穿过保护套管、第一夹具中间的小孔和第二夹具中间的小孔，所述的保护套管的两端分别以软胶和胶粘剂与第一夹具、第二夹具相粘结，将含有光纤光栅的光纤段伸直并保证光纤光栅处于该保护套管的正中间，在两小孔中填满固定胶分别与第一夹具和第二夹具粘接固定构成一体，形成光纤光栅传感器，所述的第一夹具和第二夹具的外侧的外螺纹上设有微调螺帽。本发明解决了光纤光栅传感器的布设工艺难题，而且结构简单，体积小，使用稳定可靠，具有良好的性价比，预期有很好的市场前景。
文档编号G01D21/02GK1632469SQ200410093318
公开日2005年6月29日 申请日期2004年12月21日 优先权日2004年12月21日
发明者耿健新, 蔡海文, 黄冲, 方祖捷, 瞿荣辉 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所