專利名稱：預(yù)張拉光纖光柵大標距應(yīng)變傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是涉及的是一種適用于應(yīng)變測量領(lǐng)域的應(yīng)變傳感器。
背景技術(shù)：
1978年Hill等人發(fā)現(xiàn)含鍺光纖具有光敏性并研制出世界上第一根光纖光柵。1989年Meltz等人報道了利用紫外線側(cè)寫入技術(shù)制造光纖光柵，大大地提高了光纖光柵的寫入效率。1993年Hill等人利用相位掩模法側(cè)寫入光柵進一步提高了光纖光柵寫入效率。人們利用這一技術(shù)可以方便地制作各種常數(shù)的光纖光柵，使得成本大大降低，為其廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。1989年Morey等人報道了光纖光柵溫度、應(yīng)變及靜水壓力傳感特性，從此光纖光柵在傳感領(lǐng)域的應(yīng)用引起了人們的廣泛重視。作為一種新型的結(jié)構(gòu)智能傳感元件，光纖光柵諸多優(yōu)點，如不受電磁干擾、不受潮濕環(huán)境影響、壽命長、可實現(xiàn)準分布、體積小、質(zhì)量輕、頻帶寬、信號衰減小，使其成為替代傳統(tǒng)電阻應(yīng)變計的傳感器首選。
但是由于制作方面的局限性，光纖光柵一般長度約為15mm。其測量應(yīng)變?yōu)?5mm標距長度范圍內(nèi)的平均應(yīng)變。這樣的小標距使得光纖光柵在測量結(jié)構(gòu)(如鋼筋混凝土結(jié)構(gòu))100mm這樣的大標距平均應(yīng)變時會遇到問題。
光纖光柵直徑小、質(zhì)地脆，容易被破壞。直接將其埋入或粘貼到土木工程結(jié)構(gòu)上很困難。而且由于其本身傳感段長度的限制，目前已有的光纖光柵傳感器只是被應(yīng)用于小標距的測量。不能被應(yīng)用于大標距的測量。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種既能保證利用光纖光柵小標距精確測量大標距平均應(yīng)變，又能方便傳感器布設(shè)，保證光纖光柵存活的預(yù)張拉光纖光柵大標距應(yīng)變傳感器。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的它包括光纖光柵和光纖光柵封裝結(jié)構(gòu)，其光纖光柵是預(yù)先進行預(yù)應(yīng)力張拉的光纖光柵，所述的光纖光柵封裝結(jié)構(gòu)包括金屬套管，金屬套管的兩端固定連接有金屬基片，預(yù)先進行預(yù)應(yīng)力張拉的光纖光柵置于金屬套管內(nèi)且兩端與金屬套管固連。
本實用新型還可以包括這樣一些結(jié)構(gòu)特征1、預(yù)先進行預(yù)應(yīng)力張拉的光纖光柵的兩端連接鎧裝光柵。
2、預(yù)先進行預(yù)應(yīng)力張拉的光纖光柵懸空在金屬套管中。
本實用新型將預(yù)先進行預(yù)應(yīng)力張拉的光纖光柵固定在一種封裝結(jié)構(gòu)上，通過封裝結(jié)構(gòu)精確確定測量標距。在測量標距內(nèi)光纖光柵預(yù)張拉不釋放且保持懸空。經(jīng)過試驗驗證，本封裝光纖光柵應(yīng)變傳感器可以精確測量大標距拉、壓應(yīng)變。本實用新型的傳感特性為Δλ/λ＝Kεε+KTΔT式中，Kε為應(yīng)變傳感靈敏系數(shù)；KT為溫度傳感靈敏系數(shù)，它們可以通過標定試驗得到。利用光纖光柵解調(diào)儀便可通過對布拉格波長λ的測量實現(xiàn)對應(yīng)變的測量。在傳感器的兩端均引出傳輸段單模光纖，便于串連達到準分布式測量的目的。
本實用新型具有以下優(yōu)點1、適于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，結(jié)構(gòu)簡單，成本較低；2、經(jīng)過預(yù)張拉技術(shù)封裝的光纖光柵應(yīng)變傳感器可以精確測量大標距平均應(yīng)變；3、該封裝結(jié)構(gòu)可以保證光纖光柵及光纖的存活。4、可以通過串連，形成準分布式傳感網(wǎng)絡(luò)從而實現(xiàn)多點單線測量或應(yīng)變與溫度的同時測量。本實用新型的裝置既能保證利用光纖光柵小標距精確測量大標距平均應(yīng)變，又能方便傳感器布設(shè)，保證光纖光柵存活。


附圖是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖舉例對本實用新型做更詳細地描述預(yù)張拉光纖光柵大標距應(yīng)變傳感器的組成包括光纖光柵和光纖光柵封裝結(jié)構(gòu)。其光纖光柵是預(yù)先進行預(yù)應(yīng)力張拉的光纖光柵1。其光纖光柵封裝結(jié)構(gòu)包括金屬套管2，兩個金屬基片3，金屬套管的兩端焊接在屬基片上，實現(xiàn)固定連接。預(yù)先進行預(yù)應(yīng)力張拉的光纖光柵置于金屬套管內(nèi)且兩端與金屬套管固連，并保證預(yù)先進行預(yù)應(yīng)力張拉的光纖光柵懸空在金屬套管中。
本實用新型的第二種實施方案是在預(yù)應(yīng)力張拉的光纖光柵的兩端連接鎧裝光柵4。
金屬套管起到保護光纖懸空光柵的作用。套管與基片焊接在一起能夠保證封裝結(jié)構(gòu)的整體協(xié)調(diào)變形。這里光纖光柵標距為15mm，而經(jīng)過預(yù)張拉封裝的光纖光柵可以測量100mm或者更大標距的平均應(yīng)變。在增大標距的兩端固結(jié)點處，光纖與鋼管固結(jié)。鋼套管內(nèi)光纖光柵不釋預(yù)張拉，懸空于鋼套管內(nèi)。本實用新型的第一種實施方案適合于進行單點測量及另有溫度補償手段時使用，該種實施方案的傳感器可不設(shè)引出線。
本實用新型的第二種實施方案將光纖光柵同金屬套管直接引入鎧裝光纖，這樣能夠更加有利地保護光纖。在傳感器兩端引出光纖的目的是為了利用波分復(fù)用的原理實現(xiàn)單線多點的準分布測量或連接光纖光柵溫度傳感器實現(xiàn)溫度補償。
權(quán)利要求1.一種預(yù)張拉光纖光柵大標距應(yīng)變傳感器，它包括光纖光柵和光纖光柵封裝結(jié)構(gòu)，其特征是其光纖光柵是預(yù)先進行預(yù)應(yīng)力張拉的光纖光柵，所述的光纖光柵封裝結(jié)構(gòu)包括金屬套管，金屬套管的兩端固定連接有金屬基片，預(yù)先進行預(yù)應(yīng)力張拉的光纖光柵置于金屬套管內(nèi)且兩端與金屬套管固連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)張拉光纖光柵大標距應(yīng)變傳感器，其特征是預(yù)先進行預(yù)應(yīng)力張拉的光纖光柵的兩端連接鎧裝光柵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的預(yù)張拉光纖光柵大標距應(yīng)變傳感器，其特征是預(yù)先進行預(yù)應(yīng)力張拉的光纖光柵懸空在金屬套管中。
專利摘要本實用新型提供的是一種預(yù)張拉光纖光柵大標距應(yīng)變傳感器。它包括光纖光柵和光纖光柵封裝結(jié)構(gòu)，其光纖光柵是預(yù)先進行預(yù)應(yīng)力張拉的光纖光柵，所述的光纖光柵封裝結(jié)構(gòu)包括金屬套管，金屬套管的兩端固定連接有金屬基片，預(yù)先進行預(yù)應(yīng)力張拉的光纖光柵置于金屬套管內(nèi)且兩端與金屬套管固連。本實用新型的裝置既能保證利用光纖光柵小標距精確測量大標距平均應(yīng)變，又能方便傳感器布設(shè)，保證光纖光柵存活。
文檔編號G01B11/16GK2706739SQ20042001892
公開日2005年6月29日 申請日期2004年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月10日
發(fā)明者歐進萍, 趙雪峰 申請人:歐進萍, 趙雪峰