一种光纤光栅应变结构及传感器的制作方法

本技术涉及光纤光栅传感器领域，特别是涉及一种光纤光栅应变结构及传感器。

背景技术：

1、光纤光栅传感器是利用光纤光栅传感技术对物理量（应力、应变、温度、振动等）进行测量的仪器。当外界物理量发生变化时，布拉格光栅反射光的中心波长随之发生变化。最后，通过对波长进行监测，即可实现光纤光栅传感器对被测物理量的测量。

2、光纤光栅应变传感器主要用于测量大型承重结构的受力应变情况，例如风电叶片、桥梁等结构，能够满足对大型结构健康监测项目的使用需求。并且具有体积小、重量轻、结构简单、抗电磁干扰等优点。

3、现有的增敏式光纤光栅传感器通常采用金属基片式封装，金属基片中间的类弹簧结构可增加对外界应变的灵敏度，也可对光栅进行保护。但是该种封装方式要求光纤光栅需要有一定的预拉量，光纤和金属基片、金属基片和复合材料基底之间都采用胶粘，长时间承受预拉力，会使光纤与金属基片之间的微小预拉应变出现减小甚至光纤脱落的现象，会导致传感器失效。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种光纤光栅应变结构及传感器，能够提高对光纤与金属基片之间胶粘的可靠性，降低光纤预拉应变量减小的情况出现，可增加传感器的可靠性及寿命。

2、本实用新型解决问题的技术方案包括：

3、第一方面，本申请的实施例提供了一种光纤光栅应变结构，包括基板和基片，基片基于基板设置，基片朝向基板开设用以固定光纤的光纤槽，以及与光纤槽贯穿连通的增固槽。

4、进一步的，光纤槽的走向始终保持直线形式。

5、进一步的，光纤设置于基板和基片之间。

6、进一步的，基板包括底板和限位部，底板与限位部固接，限位部用以限制基片的方位，限位部设置于光纤的覆盖范围外。

7、进一步的，限位部包括多根限位柱，多根限位柱设置于基片的外周，并与基片的端部抵接。

8、进一步的，各限位柱主要分设于基片的两端，且与光纤互不干涉。

9、进一步的，限位柱的高度小于基片的厚度。

10、进一步的，增固槽的宽度大于光纤槽的宽度。

11、进一步的，增固槽为圆形槽。

12、进一步的，沿光纤槽的走向开设多个增固槽。

13、进一步的，各增固槽间隔均匀设置。

14、进一步的，基片包括固定区和应变区，应变区设置于固定区之间，光纤槽贯穿应变区和固定区，增固槽设置于固定区。

15、进一步的，固定区与应变区之间通过连接板连接。

16、进一步的，连接板的厚度小于基片的厚度。

17、进一步的，连接板与基板之间形成注胶通道。

18、进一步的，光纤槽上开设光栅应变槽，光栅应变槽设置于应变区。

19、进一步的，光栅应变槽的宽度大于光纤槽的宽度。

20、进一步的，光栅应变槽的宽度远大于光纤槽的宽度。

21、进一步的，光栅应变槽的两侧均设有增敏结构。

22、进一步的，两个增敏结构对称分设于光栅应变槽的两侧，且两个增敏结构相对的部分为中空结构，光栅应变槽与中空结构垂直。

23、第二方面，本申请的实施例还提供了一种传感器，采用第一方面提出的一种光纤光栅应变结构制造而成。

24、本实用新型的有益效果为：本实用新型的光纤槽朝向基板设置，从而使光纤粘贴于基板和基片之间，起到对光纤的保护作用。基片的胶粘结构设计及基片与基板间的胶粘设计，还能提高光纤与基片之间的可靠性。

25、本实用新型增加了基片与光纤之间的胶粘固定作用，还加强了基片与基板之间的固定作用，提高了对预拉应变的长期维持效果，从而提升了可靠性与使用寿命。

技术特征：

1.一种光纤光栅应变结构，其特征在于，包括基板（1）和基片（2），所述基片（2）基于所述基板（1）设置，所述基片（2）朝向所述基板（1）开设用以固定光纤（3）的光纤槽（21），以及与所述光纤槽（21）贯穿连通的增固槽（22）。

2.根据权利要求1所述的光纤光栅应变结构，其特征在于，所述基板（1）包括底板（11）和限位部（12），所述底板（11）与所述限位部（12）固接，所述限位部（12）用以限制所述基片（2）的方位，所述限位部（12）设置于所述光纤（3）的覆盖范围外。

3.根据权利要求2所述的光纤光栅应变结构，其特征在于，所述限位部（12）包括多根限位柱（121），多根所述限位柱（121）设置于所述基片（2）的外周，并与所述基片（2）的端部抵接。

4.根据权利要求1所述的光纤光栅应变结构，其特征在于，所述增固槽（22）的宽度大于所述光纤槽（21）的宽度。

5.根据权利要求1所述的光纤光栅应变结构，其特征在于，沿所述光纤槽（21）的走向开设多个所述增固槽（22）。

6.根据权利要求1所述的光纤光栅应变结构，其特征在于，所述基片（2）包括固定区和应变区，所述应变区设置于固定区之间，所述光纤槽（21）贯穿所述应变区和所述固定区，所述增固槽（22）设置于所述固定区。

7.根据权利要求6所述的光纤光栅应变结构，其特征在于，所述光纤槽（21）上开设光栅应变槽（24），所述光栅应变槽（24）设置于所述应变区。

8.根据权利要求7所述的光纤光栅应变结构，其特征在于，所述光栅应变槽（24）的宽度大于所述光纤槽（21）的宽度。

9.根据权利要求8所述的光纤光栅应变结构，其特征在于，所述光栅应变槽（24）的两侧均设有增敏结构（23）。

10.一种传感器，其特征在于，传感器基于上述权利要求1-9中任一项的一种光纤光栅应变结构制成。

技术总结本技术提出了一种光纤光栅应变结构及传感器，基板上设有限位部，基片上开设用以固定光纤的光纤槽，以及与光纤槽贯穿连通的增固槽，光纤设置于基板和基片之间。本技术不仅加强了基片与基板之间的固定作用，还提高了对光纤与金属基片之间胶粘的可靠性，同时避免了光纤预拉应变量减小的问题，以及增加传感器的可靠性及寿命。技术研发人员：陈伟东,王钱,彭家春受保护的技术使用者：中船齐腾科技武汉有限公司技术研发日：20231031技术公布日：2024/7/23