[实用新型]一种新型的光纤光栅腐蚀传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及光纤传感领域，尤其涉及应用于监测飞行器、桥梁、大型建筑物金属材料腐蚀状况的光纤光栅传感器。

技术背景

在飞行器、桥梁、大型建筑物、设备制造过程控制等许多领域都需要对金属材料腐蚀进行监测。尤其是在大型的飞行器金属材料腐蚀监控方面世界各大制造商每年都要耗费相当大的财力物力去应对。金属腐蚀是一个长期的过程，尤其是当产品接近或超过设计寿命时，腐蚀探测就成为了强烈的需要。现行的腐蚀监测多为目视探测与超声波测试法，需要把设备拆卸分解，会破坏设备的完整性，还可能降低整体设备的结构强度，造成不必要的浪费。超声波测试法很难区分腐蚀产物与原有金属层厚度，很易造成检测失误。

光纤腐蚀传感器是近年来光纤传感技术与腐蚀监检测相结合的产物，不仅可以安全方便地设置在腐蚀容易发生的部位(尤其是隐蔽、狭小的关键部位)，而且可以安全可靠地传输腐蚀信息，达到实时、无损地在线监测，从而使得飞行器、大型建筑物的“健康评估”更为科学合理，减少开支，延长其使用寿命。专利号为200410035476.5的中国专利《监测金属腐蚀的沉积膜光纤传感器及其制备方法》公开了一种在光纤纤芯外表面上真空沉积有被测金属材料的敏感膜的光纤传感器，这种传感器通过监测经光纤传输的光功率变化得到其表面上所沉积的金属材料的腐蚀情况，该传感器的结构如图1所示。但这种传感器数据处理时，金属腐蚀量与光功率间的函数关系精确度低。如图2所示，专利号为200710021728.2的中国专利《长周期光纤光栅的钢筋腐蚀监测方法及其传感器》公开了一种利用贴着钢筋的位置平直地放置一根长周期光纤光栅的监测方法，定期由光谱仪观察长周期光纤光栅的透射谱变化，以此判断光栅是否发生了弯曲，并推断钢筋腐蚀的程度与速率。但该传感器测试设备昂贵、校准困难、准确度低。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种新型的光纤光栅腐蚀传感器，可实现远程非接触、非破坏性测量，能够满足对金属材料腐蚀进行实时监测要求；且结构简单，制造容易，灵敏度高，环境适应性好。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术解决方案是：

一种新型的光纤光栅腐蚀传感器；其特征在于：所述传感器主要由一根中部刻有Bragg光栅2的光纤1、U形弹簧3、应变片4组成；

所述应变片4为由被监测的金属材料所制成的金属薄片，所述应变片4上表面从左到右开设有一条光栅槽41；

所述Bragg光栅2施加一定预应力后用环氧树脂胶封装掩埋进应变片4的光栅槽41中；

所述U形弹簧3作为弹性形变的元件，其两端与所述应变片4的左右两端相固定，给应变片4与光纤Bragg光栅2施加弹力；所述Bragg光栅2、U形弹簧3及应变片4三者间的配合间隙都用环氧树脂胶进行灌封保护；所述传感器对其金属表面采用封装保护，使仅有应变片4的厚度方向的金属表面裸露在腐蚀环境中。

在应变片4的左端和右端分别开有两个圆孔供U形弹簧3的两端插入；U形弹簧3的两个圆端面侧面分别开一个方槽32和33，所述方槽32和33与应变片4的圆孔42和43分别匹配，其高度与应变片4的厚度一致；U形弹簧3圆端面上各开设有一条槽31，槽31的宽度与深度和光栅槽41的宽度与深度分别一致。

所述的光纤1为普通单模光纤。

所述的Bragg光栅2是普通Bragg光纤光栅。

本实用新型可带来以下有益效果：

本实用新型的光纤光栅型腐蚀传感器，具有结构简单、性能稳定、环境适应性好和易于封装等优点。采用此种封装结构，传感器灵敏度高、体积小、工艺要求低，适合组建多点准分布式监测的传感阵列。

附图说明

图1为本实用新型的一个较佳实施例的装配构件示意图

图2为本实用新型的一个较佳实施例的U形弹簧外形结构示意图

图3为本实用新型的一个较佳实施例的光纤Bragg光栅外形结构示意图

图4为本实用新型的一个较佳实施例的应变片外形结构示意图

图5为本实用新型的一个较佳实施例的装配体外形图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。