[实用新型]光纤应变传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种应变传感器，尤其涉及一种光纤应变传感器。

背景技术

传统的应变传感器是以应变-电量为基础，以电信号为转换及传输的载体，用导线传输电信号，因此，使用时易受到电磁场和环境的影响，如环境湿度太大可能引起短路，特别是高温和易燃、易爆环境中易引起火灾等等。

研究发现，当光纤光栅的应变发生改变时，光栅有效折射率和光栅周期会改变，从而导致光纤光栅的中心波长也会发生改变，例如对于中心波长为1550nm附近的光纤光栅，1个微应变（即1με）将引起约1pm的波长变化，通过测定光纤光栅中心波长的变化，即可推倒出应变的变化，从而可以构成一种新型的光纤光栅应变传感器。较之以应变-电量为基础的传统应变传感器，光纤光栅应变传感器的抗干扰特性较强，因此，目前广泛应用于民用工程结构、航空航天业、船舶航运业、电力工业、石油化工业、医学、核工业等行业，尤其是在高电压、强电磁场、易燃易爆的恶劣环境中具有很强的应用优势。

由于自身结构的局限性，目前普通光纤光栅应变传感器的测量范围一般在0～2500με左右，但在很多场合，如火箭发动机固体推进剂，直升机旋翼等，待测量的应变量可能在10000με左右甚至更高，因此现有的光纤光栅应变传感器的测量范围无法满足测量要求。此外。由于光纤光栅的波长漂移通常要受到温度的影响，从而导致其测量准确度偏低，测量误差大（一般在5％～10％左右）。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种量程大且误差小的光纤应变传感器。

为达到上述目的，本实用新型提供了一种光纤应变传感器，包括管壳，所述管壳的两端分别安装有一个端盖，所述管壳内设有光纤光栅，所述光纤光栅包括连为一体的第一光纤光栅和第二光纤光栅，所述第一光纤光栅的两端分别对应固定在两个所述端盖上且预张紧，其用于检测因受外力作用引起的应变和因环境温度引起的应变，所述第二光纤光栅固定于其中一个所述端盖上，其用于检测因环境温度引起的应变，所述第一光纤光栅的自由端和所述第二光纤光栅的自由端伸出对应的端盖外，所述管壳内安装有应变减敏梁，所述应变减敏梁由中间固定部和与其两侧连接的两个镜像对称的边缘应变减敏部构成，所述中间固定部固定于所述管壳的内壁上，两个所述边缘应变减敏部的自由端与所述第一光纤光栅固定连接，且两个所述边缘应变减敏部与所述第一光纤光栅的粘接点之间的光纤光栅长度是所述中间固定部横向长度的数倍。

本实用新型的光纤应变传感器中，由于两个边缘应变减敏部与第一光纤光栅的粘接点之间的光纤光栅长度是中间固定部横向长度的数倍（假设为N倍），则光纤应变传感器通过其应变减敏梁传递到光纤光栅上的应变，为被测物应变的1/N，因此，本实用新型的光纤应变传感器使用应变减敏梁可以较好的保护光纤光栅，并且提高光纤应变传感器的测量范围。而由于第一光纤光栅的中心波长漂移同时受到应变和环境温度的影响，其测出的应变包括因受外力作用引起的应变和因环境温度引起的应变，而第二光纤光栅其中心波长飘移不受应变影响，只受环境温度影响，其测出的应变为因环境温度引起的应变，并且，第一光纤光栅和第二光纤光栅同在管壳内，它们所处的环境温度一致，因此，将第一光纤光栅的测得应变减去第二光纤光栅的测量的因环境温度引起的应变，能消除温度变化引起的测量误差，从而可以提高测量准确度。

附图说明

图1为本实用新型的光纤应变传感器的主视剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细描述：