[实用新型]光纤光栅压力传感器封装结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种光纤光栅压力传感器封装结构，属于土木工程传感器测试领域。

背景技术

公路与人类生活密切相关，对一个国家和地区的经济发展起着决定性作用，是各个地区之间进行交流沟通的纽带，同时也承担着客运和货运的任务，具有快捷、方便等优点。为了使公路与国民经济的发展格局相适应，与其他运输方式相协调，建立起高效、快速、安全的重点公路系统和国道主干线系统，使公路的通行能力在总体上满足社会发展和国民经济的需要，我国特地制定了国家重点公路规划和国道主干线发展规划，即在2010年之前建成8.5万公里的国家级高速公路和一批地方高速公路，2020年前形成国家高速公路网。

公路路面不仅要抵御各种恶劣的自然条件，而且直接承受过往行驶车辆的荷载。近年来沥青路面获得了越来越广泛的应用，高等级公路路面的面层大部分为沥青路面。沥青路面是采用沥青作为粘结料，结合矿料或其他混合料修筑路面面层的一种路面结构，由于沥青路面采用了粘结力较强的沥青作为粘结料，增强了矿料颗粒间的结合力，使得路面的性能品质有所提高，因此沥青路面具有很多优点：耐磨、平整、不透水、不扬尘、耐久等，并且沥青的粘性、弹性、塑性好，在汽车行驶时噪音低、震动小、平稳舒适、略有弹性。

公路路面状况的好坏，影响车辆的营运费用、公路的畅通以及行车舒适程度，并直接影响到社会的经济效益。我国每年为公路的建设和养护投入很多的资金，但是由于部分汽车的严重超载、超速和自然因素的综合作用导致很多公路破坏，大部分公路的有效使用时间都没有达到设计的使用年限，一般在通车2-3年后就发生较为严重的早期破坏，这些破坏主要有：车辙、坑槽、龟裂、裂缝、松散、露骨、隆起、水损伤等，公路破坏的存在直接影响公路的行车安全和通车效率。

这些破坏现象大都与路面所受载荷情况存在密切关系。因此，有必要研究一套沥青路面载荷监测系统，实现对车辆荷载以及速度的监测，探索路面损伤的产生机理和发展规律。

目前路面载荷监测的传感器主要有应变片式测力传感器、液压活塞式测力传感器、弹簧式测力传感器以及压电式测力传感器。它们一般都具有较高的灵敏度和精度，但是存在耐久性、长期稳定性以及电磁干扰的问题，不能满足路面结构健康监测的需求。近年来，光纤光栅传感在土木工程领域的应用越来越受到人们的重视，它具有灵敏度高、抗电磁干扰、结构简单、体积小、稳定性好等优点。但是由于光纤比较纤细，受剪切力容易断裂，如果直接应用于土木工程中，成活率低。因此，目前光纤光栅传感器虽然在道路监测方面已经有所应用，但是由于沥青路面结构复杂的施工环境，光纤光栅在沥青路面结构方面应用较少，尚属于尝 试阶段；而且裸露的光纤光栅压力灵敏度系数较小，仅为1.98×10^-12Pa^-1，给信号检测带来了不便，制约了光栅在压力测量中的应用。因此，提高压力灵敏度及对光纤光栅的保护是使光纤光栅进入实用化测量需解决的关键技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对沥青路面监测中干扰较大及现行监测方法精度的问题，提出了一种高灵敏度、不易受干扰的光纤光栅压力传感器封装结构。

一种光纤光栅压力传感器封装结构，其特征在于：由金属外壳、安装于金属外壳内的布拉格光纤光栅、用于在金属外壳内封装布拉格光纤光栅的聚合物部分组成；上述金属外壳包括上金属盖；上述聚合物部分由固定于上金属盖下侧的左立方体、右立方体以及固定于左立方体和右立方体之间的细长水平立方体组成，整体呈哑铃型；上述布拉格光纤光栅沿水平方向封装于细长水平立方体中，传输光纤两端伸出左立方体和右立方体。

上述的光纤光栅压力传感器封装结构的制作方法，其特征在于包括以下过程：(a)、聚合物部分采用模具成型，并且在成型过程中将布拉格光纤光栅封装其中；(b)、将封装好布拉格光纤光栅的聚合物部分通过胶固定在金属外壳的上金属盖下方；(c)、将上金属盖与金属外壳的其他部分组装，并使传输光纤两端伸出金属外壳。