一种面向工程应用的温补一体化贴片式光纤光栅应变传感器的制作方法
- 国知局
- 2024-12-26 16:02:55
:本技术属于传感器,具体涉及一种面向工程应用的温补一体化贴片式光纤光栅应变传感器。
背景技术
0、背景技术:
1、随着光纤技术的发展,因其灵敏度高,电磁绝缘,抗腐蚀性强,传输距离远等优势,光纤光栅应变传感器被广泛应用,其中因体较小、安装简单,贴片式应变传感器被选择作为能源化工、航天航空、土木建筑等各类大型结构的应力监测的合适选择。
2、但是光纤光栅应变传感器的温度灵敏度远大于应变灵敏度,导致温度对应变传感器影响较大,温度补偿的及时性成为了影响应变传感器精度的重要因素之一。
3、传统的光纤光栅贴片式应变传感器只设计应变敏感单元,再串接其他的温度传感器进行温度补偿,但是因两个传感器对温度响应时间不一致,导致温度补偿的滞后性,产生了应变监测的误差。同时传统的光纤光栅贴片式应变传感器因厚度薄,仅用塑料护套对光纤进行保护,容易在运输和施工过程中被破坏,也无法在户外长期使用。
技术实现思路
0、技术实现要素:
1、本实用新型所要解决的技术问题是,提供一种面向工程应用的温补一体化贴片式光纤光栅应变传感器,该应变传感器通过封装应变和温度光栅于一体,保证了双光栅的温度响应实时性,及时进行温度补偿;出纤端采用铠装光缆保护,同时可与保护盖进行硬连接,在运输和施工过程中防止损坏,提高成品率,适用于户外大型建筑结构的应变监测。
2、本实用新型的技术解决方案是,提供一种面向工程应用的温补一体化贴片式光纤光栅应变传感器,包括基座、光纤、凸台、铠装护套和保护盖,基座由金属材料制作而成,基座一端为应变敏感区,应变敏感区为受拉伸可形变的结构,基座另一端为温补区,光纤上刻蚀有间隔设置的应变光栅和温补光栅,其中,应变光栅焊接于应变敏感区,温补光栅固定于温补区,位于应变敏感区的光纤呈直线走线,位于温补区的光纤呈弧形走线;基座两端端部还设有凸台,凸台上开设有可供光纤穿出的通孔,铠装护套一端穿设于凸台的通孔中并与其固定连接,铠装护套另一端向着远离凸台的方向延伸,光纤的两端分别从基座两端的铠装护套中穿设而出,保护盖盖设于基座上并通过凸台进行连接固定。
3、本实用新型的基座材质选用弹性良好、耐腐蚀、导热性能良好的金属材料,保证传感器的应变及温度快速响应及使用寿命。
4、作为优选,应变光栅焊接于应变敏感区,焊接时应变光栅具有预拉力。应变光栅焊接时增加预拉力,可保证应变系数的精度
5、作为优选,温补光栅所在的光纤段呈弧形走线,温补光栅自由弯曲粘贴于温补区。这样可留有一定光纤冗余量,保证温补光栅的精度。
6、作为优选,铠装护套一端穿入凸台的通孔中并与凸台内侧平齐,铠装护套与凸台粘接固定。粘接方式可用胶水固定,保证传感器出纤安全性,适合工程化应用。
7、作为优选,保护盖通过螺钉与凸台固定连接。凸台焊接于基座上,其顶部与保护盖有对称螺纹孔,在传感器运输及安装过程中,硬连接传感器及保护盖于一体,保护贴片式应变传感器。
8、作为优选,基座由不锈钢材料制作而成。
9、作为优选,保护盖为抗紫外线材料制作而成。保护传感器户外长期使用。
10、作为优选,保护盖由聚氯乙烯制作而成。
11、与现有技术相比,本实用新型具有以下优点:
12、1、温度响应速率快,实时性高:传感器通过封装应变和温度光栅于一体的设计,保证了双光栅的温度响应实时性;
13、2、应变、温度测试精度高:应变光栅焊接时需增加预拉力,保证应变测量的精度;温补光栅不仅可作为测温传感器,还可为应变光栅实时提供温度补偿,且粘贴时留有一定冗余量,保证了温度测量的精度;
14、3、面向工程应用:基座两侧焊接凸台可用于固定铠装光缆,保护传感器出纤;凸台可与保护盖硬连接,运输及施工过程中保护传感器。
技术特征:1.一种面向工程应用的温补一体化贴片式光纤光栅应变传感器,其特征在于:包括基座、光纤、凸台、铠装护套和保护盖,基座由金属材料制作而成,基座一端为应变敏感区,应变敏感区为受拉伸可形变的结构,基座另一端为温补区,光纤上刻蚀有间隔设置的应变光栅和温补光栅,其中,应变光栅焊接于应变敏感区,温补光栅固定于温补区,位于应变敏感区的光纤呈直线走线,位于温补区的光纤呈弧形走线;基座两端端部还设有凸台,凸台上开设有可供光纤穿出的通孔,铠装护套一端穿设于凸台的通孔中并与其固定连接,铠装护套另一端向着远离凸台的方向延伸,光纤的两端分别从基座两端的铠装护套中穿设而出,保护盖盖设于基座上并通过凸台进行连接固定。
2.根据权利要求1所述的面向工程应用的温补一体化贴片式光纤光栅应变传感器,其特征在于:应变光栅焊接时具有预拉力。
3.根据权利要求1所述的面向工程应用的温补一体化贴片式光纤光栅应变传感器,其特征在于:温补光栅自由弯曲粘贴于温补区。
4.根据权利要求1所述的面向工程应用的温补一体化贴片式光纤光栅应变传感器,其特征在于:铠装护套一端穿入凸台的通孔中并与凸台内侧平齐,铠装护套与凸台粘接固定。
5.根据权利要求1所述的面向工程应用的温补一体化贴片式光纤光栅应变传感器,其特征在于:保护盖通过螺钉与凸台固定连接。
6.根据权利要求1所述的面向工程应用的温补一体化贴片式光纤光栅应变传感器,其特征在于:基座由不锈钢材料制作而成。
7.根据权利要求1所述的面向工程应用的温补一体化贴片式光纤光栅应变传感器,其特征在于:保护盖为抗紫外线材料制作而成。
8.根据权利要求7所述的面向工程应用的温补一体化贴片式光纤光栅应变传感器,其特征在于:保护盖由聚氯乙烯制作而成。
技术总结本技术涉及一种面向工程应用的温补一体化贴片式光纤光栅应变传感器,包括基底、光纤、连接台、铠装护套和保护盖,基底由可形变的导热金属材料制作而成,基底一端为应变敏感区,基底另一端为温补区,光纤上刻蚀有间隔设置的应变光栅和温补光栅,其中,应变光栅固定于应变敏感区,温补光栅固定于温补区,位于应变敏感区的光纤呈直线走线,位于温补区的光纤呈弧形走线。本技术通过封装应变和温度光栅于一体,保证了双光栅的温度响应实时性,及时进行温度补偿;出纤端采用铠装光缆保护,同时可与保护盖进行硬连接,在运输和施工过程中防止损坏,提高成品率,适用于户外大型建筑结构的应变监测。技术研发人员:章奕,何杰逊,孙樟鹏,何少灵,冯亚非,李博,陆灿幸受保护的技术使用者:中国船舶集团有限公司第七一五研究所技术研发日:20240331技术公布日:2024/12/12本文地址:https://www.jishuxx.com/zhuanli/20241216/347930.html
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