[发明专利]光纤光栅应变、温度同时测量传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种工程结构应变和温度测量装置，尤其是对土木工程结构在长期使用过程中的温度和应变状态同时监测的传感器。

背景技术

目前，基于电阻原理或者振动原理的传感器安装于工程结构上，可测量结构的温度和应变反应。但是此类传感器在工程应用中尚有一定的局限性，如容易受到电磁干扰而产生信号失真、长期使用过程中会产生漂移和徐变现象、导线复杂等。也有一部分基于光学原理的应变或者温度传感器可用于结构的应变、温度测量，但是都只是对单一物理量的测量，不能满足结构监测传感器集成化的要求。

为了开发性能更为优良的传感器用于结构的状态监测，选用基于光纤光栅原理的传感器是有效的途径之一。光纤布拉格光栅传感(Fiber Bragg Grating，FBG)是一种新型的传感原理，它以光波为信号载体，并采用波长调制，不受光强的影响，信号稳定，在土木工程结构的各种场合都具有良好的传感性能。利用光纤光栅原理制作的应变和温度传感器能有效的测量结构的温度和应变，且制作出的传感器具有体积小、测量精度高、抗电磁干扰、耐腐蚀、可靠性和稳定性好、耐久性好等优点。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种光纤光栅应变、温度同时测量传感器，它能对工程结构的应变、温度进行准确的测量；同时，传感器安装于结构后，能达到对应变和温度的同时测量。

技术方案：本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明的光纤光栅应变、温度同时测量传感器，该传感器包括光纤光栅应变传感器、光纤光栅温度传感器、第一不锈钢管、第一环氧树脂；其中光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器布置在第一不锈钢管管腔中，所述第一环氧树脂填充在第一不锈钢管的管腔中；光纤光栅应变传感器的第一尾纤和第二尾纤分别穿过第一不锈钢管的两端；

所述光纤光栅温度传感器包括第二裸光纤光栅、第三环氧树脂、第四环氧树脂、金属管、导热液体；其中金属管的两端分别用第三环氧树脂、第四环氧树脂封闭，金属管的管腔中封闭有导热液体；第二裸光纤光栅的一端穿过第三环氧树脂伸入金属管内的导热液体处于管腔中，与第四环氧树脂内表面不接触，第二裸光纤光栅另一端处于金属管的管腔外形成第三尾纤，第三尾纤穿过第一不锈钢管的一端与穿过第一不锈钢管同一端的第一尾纤焊接连接。

本发明的光纤光栅应变、温度同时测量传感器，所述光纤光栅应变传感器由第一裸光纤光栅、第二环氧树脂、第二不锈钢管组成；第一裸光纤光栅布置在第二不锈钢管中，所述第二环氧树脂填充在第二不锈钢管中，第一裸光纤光栅的一端从第二不锈钢管的一端穿出并在管腔外形成第一尾纤，第一裸光纤光栅的另一端从第二不锈钢管的另一端穿出并在管腔外形成第二尾纤；

本发明的光纤光栅应变、温度同时测量传感器，第一不锈钢管是带凹槽的矩形不锈钢片。

本发明的光纤光栅应变、温度同时测量传感器，所述金属管的材质为铝。

本发明的光纤光栅应变、温度同时测量传感器，第一不锈钢管的横截面是圆型或者矩形。

有益效果：利用金属管封装的光纤光栅温度传感器的温度测量值对第二不锈钢管封装的光纤光栅应变传感器进行补偿，达到同时测量结构应变和温度变化的效果，具有精度高、传感器集成度高、对结构影响小、抗电磁干扰能力强、长期稳定性好等优点。另外，本发明将封装了光纤光栅的第二不锈钢管和金属管封装在第一不锈钢管中，结构简单，制作安装方便。

附图说明

图1是本发明的结构纵剖面构造示意图；

图2是A-A方向的剖面构造图；

图3是光纤光栅应变传感器14的结构纵剖面构造示意图；

图4是光纤光栅温度传感器15的结构纵剖面构造示意图。

图中有：第一尾纤1；第一不锈钢管2；第一环氧树脂3；第二尾纤4；第三尾纤5；第二不锈钢管6；第二环氧树脂7；第一裸光纤光栅8；第三环氧树脂9；金属管10；第四环氧树脂11；第二裸光纤光栅12，导热液体13。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：