專利名稱：光纖布拉格光柵式桿力傳感器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光纖布拉格光柵式桿力傳感器，能消除溫度對光纖布拉格光柵傳感器的影響，并有效提高光纖布拉格光柵式桿力傳感器的精度和靈敏度，屬于光纖傳感領域。
背景技術：
光纖布拉格光柵傳感器作為光纖傳感器中的一個非常重要的分支，逐漸成為傳感器研究的焦點與熱點。現(xiàn)在利用光纖布拉格光柵原理制作的傳感器已廣泛地應用于測量應變、溫度、壓力和液位等物理量，且制造出的傳感器具有體積小，測量精度高，抗電磁干擾， 耐腐蝕，可靠性和穩(wěn)定性好，耐久性好等優(yōu)點。在桿力傳感系統(tǒng)中，當前的主流技術是基于電阻應變式的變換方式。通過傳感器彈性元件將桿力負荷變換成表面應變，經電阻應變計感應測試應變，再通過電子測量技術將電阻應變計的電阻變化轉換成電流或電壓信號輸出。這種電阻應變式桿力傳感器雖然已得到很好的應用，但測量精度與可靠性方面仍然存在一些固有的缺陷。例如，在較大的使用溫度范圍內，電阻應變計的電阻值和靈敏系數的溫度穩(wěn)定性差；應變計的機械滯后效應在高溫情況下顯著增大；應變計的應變極限隨溫度的升高明顯下降。在電測技術中，雖然可以采用熱敏電阻補償、串并聯(lián)電阻補償以及有源電路分段補償等零位溫度補償技術在一定范圍內可以減小其零位輸出漂移，但是由于技術的限制，這種基于電阻應變式桿力傳感器還不能達到很高的精度與靈敏度水平；不能防御雷電、電磁干擾和電磁沖擊等。鑒于傳統(tǒng)桿力傳感器存在的缺陷，光纖布拉格光柵桿力傳感器在所需測量精度、 動態(tài)響應、抗電磁干擾、全溫度與氣壓范圍傳感器零位輸出的穩(wěn)定性與可靠性等指標參數都要比傳統(tǒng)的電阻應變式傳感器高出很多。但是，在光纖布拉格光柵傳感領域，應變和溫度是兩個能夠直接導致光纖布拉格光柵中心波長產生漂移的物理量，即光纖布拉格光柵對溫度和應變交叉敏感。由于光纖布拉格光柵對溫度和應變都敏感，在測量應變時，溫度的影響很難消除，從而限制了其實際應用；同時，已有的光纖布拉格光柵傳感器的精度和靈敏度相對較低，需要進一步提高。
發(fā)明內容要解決的技術問題為了避免現(xiàn)有技術的不足之處，本發(fā)明提出一種光纖布拉格光柵式桿力傳感器， 能在測量桿力的同時消除溫度的影響，并有效地提高光纖布拉格光柵式桿力傳感器的靈敏度，制作工藝簡單，信號處理簡便，解決了光纖布拉格光柵傳感器交叉敏感性的問題。技術方案一種光纖布拉格光柵式桿力傳感器，包括第一關聯(lián)平行梁1、第二關聯(lián)平行梁2， 其特征在于、第一光纖布拉格光柵應變傳感器3和第二光纖布拉格光柵應變傳感器4沿第一關聯(lián)平行梁1的軸線對稱地粘貼在該關聯(lián)平行梁1中一個梁的外側，另一側粘貼第五光纖布拉格光柵應變傳感器7和第六光纖布拉格光柵應變傳感器8 ；第三光纖布拉格光柵應變傳感器5和第四光纖布拉格光柵應變傳感器6沿第二關聯(lián)平行梁2的軸線對稱地粘貼在該關聯(lián)平行梁2 —個梁的外側，另一側粘貼第七光纖布拉格光柵應變傳感器9和第八光纖布拉格光柵應變傳感器10 ；第一光纖布拉格光柵應變傳感器3、第三光纖布拉格光柵應變傳感器5、第五光纖布拉格光柵應變傳感器7和第七光纖布拉格光柵應變傳感器9串行聯(lián)接；第二光纖布拉格光柵應變傳感器4、第四光纖布拉格光柵應變傳感器6、第六光纖布拉格光柵應變傳感器8和第八光纖布拉格光柵應變傳感器10串行聯(lián)接。所述的第三光纖布拉格光柵應變傳感器3、第四光纖布拉格光柵應變傳感器4、第三光纖布拉格光柵應變傳感器5、第四光纖布拉格光柵應變傳感器6、第五光纖布拉格光柵應變傳感器7、第六光纖布拉格光柵應變傳感器8、第七光纖布拉格光柵應變傳感器9和第八光纖布拉格光柵應變傳感器10為相同材料，具有相同結構和中心波長。所述的第三光纖布拉格光柵應變傳感器3、第四光纖布拉格光柵應變傳感器4、第三光纖布拉格光柵應變傳感器5和第四光纖布拉格光柵應變傳感器6、第五光纖布拉格光柵應變傳感器7、第六光纖布拉格光柵應變傳感器8、第七光纖布拉格光柵應變傳感器9和第八光纖布拉格光柵應變傳感器10為貼片式光纖布拉格光柵傳感器或裸光纖布拉格光柵傳感器。有益效果本發(fā)明提出的一種光纖布拉格光柵式桿力傳感器，測量系統(tǒng)一及測量方法，能夠快速地、簡便地測得待測力的大小，并在傳感系統(tǒng)內部解決溫度補償的問題，且利用兩個光纖光柵應變傳感器中心波長漂移量取平均的方法有效地提高了光纖布拉格光柵桿力傳感器的精度和靈敏度。該光纖布拉格光柵式桿力傳感器具有抗電磁干擾、精度高、動態(tài)響應快、體積小重量輕、結構簡單等特點，更具可靠性，穩(wěn)定性和簡易性；另外該桿力傳感器成本相對低廉，適用于比較狹小的空間，能夠排除溫度的影響，測量彈性元件受力大小。

圖1 為本發(fā)明光纖布拉格光柵式桿力傳感器結構示意圖1-第一關聯(lián)平行梁；2-第二關聯(lián)平行梁；3-第一光纖布拉格光柵應變傳感器； 4-第二光纖布拉格光柵應變傳感器；5-第三光纖布拉格光柵應變傳感器；6-第四光纖布拉格光柵應變傳感器；7-第五光纖布拉格光柵應變傳感器；8-第六光纖布拉格光柵應變傳感器；9-第七光纖布拉格光柵應變傳感器；10-第八光纖布拉格光柵應變傳感器；1-1-第一關聯(lián)平行梁面一 ；1-2-第一關聯(lián)平行梁面二 ；2-1-第二關聯(lián)平行梁面一 ；2-2-第二關聯(lián)平行梁面二。
具體實施方式
現(xiàn)結合實施例、附圖對本發(fā)明作進一步描述實施例附圖為一種光纖布拉格光柵式桿力傳感器，其中包括第一關聯(lián)平行梁1、 第二關聯(lián)平行梁2、第一光纖布拉格光柵應變傳感器3、第二光纖布拉格光柵應變傳感器4、 第三光纖布拉格光柵應變傳感器5、第四光纖布拉格光柵應變傳感器6 第一光纖布拉格光柵應變傳感器3和第二光纖布拉格光柵應變傳感器4對稱地粘貼在第一關聯(lián)平行梁1的1-1面上與長方形空心矩形框平行的中軸線上；第三光纖布拉格光柵應變傳感器5和第四光纖布拉格光柵應變傳感器6對稱地粘貼在第二關聯(lián)平行梁2的2-1面上與長方形空心矩形框平行的中軸線上；第一光纖布拉格光柵應變傳感器3、第三光纖布拉格光柵應變傳感器5串行聯(lián)接；第二光纖布拉格光柵應變傳感器4、第四光纖布拉格光柵應變傳感器6串行聯(lián)接。在此基礎上又粘貼了第五光纖布拉格光柵應變傳感器7、第六光纖布拉格光柵應變傳感器8、第七光纖布拉格光柵應變傳感器9和第八光纖布拉格光柵應變傳感器10，其目的在于提高傳感器的靈敏度。其中第一光纖布拉格光柵應變傳感器3、第二光纖布拉格光柵應變傳感器4、第三光纖布拉格光柵應變傳感器5、第四光纖布拉格光柵應變傳感器6、第五光纖布拉格光柵應變傳感器7、第六光纖布拉格光柵應變傳感器8、第七光纖布拉格光柵應變傳感器9和第八光纖布拉格光柵應變傳感器10均為裸光纖布拉格光柵，且第一光纖布拉格光柵應變傳感器3、第二光纖布拉格光柵應變傳感器4為完全相同的裸光纖布拉格光柵；第三光纖布拉格光柵應變傳感器5、第四光纖布拉格光柵應變傳感器6為完全相同的裸光纖布拉格光柵；第五光纖布拉格光柵應變傳感器7、第六光纖布拉格光柵應變傳感器8為完全相同的裸光纖布拉格光柵；第七光纖布拉格光柵應變傳感器9和第八光纖布拉格光柵應變傳感器10為完全相同的裸光纖布拉格光柵；但四對光纖布拉格光柵材料和結構相同，但中心波長不同。第五光纖布拉格光柵應變傳感器7和第六光纖布拉格光柵應變傳感器8對稱地粘貼在第一關聯(lián)平行梁1的1-2面上與長方形空心矩形框平行的中軸線上；第七光纖布拉格光柵應變傳感器9和第八光纖布拉格光柵應變傳感器10對稱地粘貼在第二關聯(lián)平行梁2的2-2面上與長方形空心矩形框平行的中軸線上；第一光纖布拉格光柵應變傳感器3、 第三光纖布拉格光柵應變傳感器5、第五光纖布拉格光柵應變傳感器7和第七光纖布拉格光柵應變傳感器9串行聯(lián)接；第二光纖布拉格光柵應變傳感器4、第四光纖布拉格光柵應變傳感器6、第六光纖布拉格光柵應變傳感器8和第八光纖布拉格光柵應變傳感器10串行聯(lián)接。
權利要求1.一種光纖布拉格光柵式桿力傳感器，包括第一關聯(lián)平行梁(1)、第二關聯(lián)平行梁 O)，其特征在于、第一光纖布拉格光柵應變傳感器C3)和第二光纖布拉格光柵應變傳感器 (4)沿第一關聯(lián)平行梁(1)的軸線對稱地粘貼在該關聯(lián)平行梁(1)中一個梁的外側，另一側粘貼第五光纖布拉格光柵應變傳感器(7)和第六光纖布拉格光柵應變傳感器(8)；第三光纖布拉格光柵應變傳感器( 和第四光纖布拉格光柵應變傳感器(6)沿第二關聯(lián)平行梁 (2)的軸線對稱地粘貼在該關聯(lián)平行梁( 一個梁的外側，另一側粘貼第七光纖布拉格光柵應變傳感器(9)和第八光纖布拉格光柵應變傳感器(10)；第一光纖布拉格光柵應變傳感器(3)、第三光纖布拉格光柵應變傳感器(5)、第五光纖布拉格光柵應變傳感器(7)和第七光纖布拉格光柵應變傳感器(9)串行聯(lián)接；第二光纖布拉格光柵應變傳感器G)、第四光纖布拉格光柵應變傳感器(6)、第六光纖布拉格光柵應變傳感器(8)和第八光纖布拉格光柵應變傳感器(10)串行聯(lián)接。
2.根據權利要求1所述的光纖布拉格光柵式桿力傳感器，其特征在于所述的第三光纖布拉格光柵應變傳感器(3)、第四光纖布拉格光柵應變傳感器G)、第三光纖布拉格光柵應變傳感器(5)、第四光纖布拉格光柵應變傳感器(6)、第五光纖布拉格光柵應變傳感器 (7)、第六光纖布拉格光柵應變傳感器(8)、第七光纖布拉格光柵應變傳感器(9)和第八光纖布拉格光柵應變傳感器(10)為相同材料，具有相同結構和中心波長。
3.根據權利要求1或2所述的光纖布拉格光柵式桿力傳感器，其特征在于所述的第三光纖布拉格光柵應變傳感器(3)、第四光纖布拉格光柵應變傳感器G)、第三光纖布拉格光柵應變傳感器( 和第四光纖布拉格光柵應變傳感器(6)、第五光纖布拉格光柵應變傳感器(7)、第六光纖布拉格光柵應變傳感器(8)、第七光纖布拉格光柵應變傳感器(9)和第八光纖布拉格光柵應變傳感器(10)為貼片式光纖布拉格光柵傳感器或裸光纖布拉格光柵傳感器。
專利摘要本實用新型涉及一種光纖布拉格光柵式桿力傳感器，其特征在于第一光纖布拉格光柵應變傳感器和第二光纖布拉格光柵應變傳感器粘貼在關聯(lián)平行梁的外側，另一側粘貼第五光纖布拉格光柵應變傳感器和第六光纖布拉格光柵應變傳感器；第三光纖布拉格光柵應變傳感器和第四光纖布拉格光柵應變傳感器粘貼在該關聯(lián)平行梁外側，另一側粘貼第七光纖布拉格光柵應變傳感器和第八光纖布拉格光柵應變傳感器；第一光纖布拉格光柵應變傳感器、第三光纖布拉格光柵應變傳感器、第五光纖布拉格光柵應變傳感器和第七光纖布拉格光柵應變傳感器串行聯(lián)接；第二光纖布拉格光柵應變傳感器、第四光纖布拉格光柵應變傳感器、第六光纖布拉格光柵應變傳感器和第八光纖布拉格光柵應變傳感器串行聯(lián)接。
文檔編號G01L1/24GK202075072SQ20112006290
公開日2011年12月14日 申請日期2011年3月10日 優(yōu)先權日2011年3月10日
發(fā)明者姜亞軍, 張銘, 楊德興, 許增奇 申請人:西北工業(yè)大學