[实用新型]一种小型化的基片式光纤布拉格光栅应变传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种传感器，尤其是涉及一种小型化的基片式光纤布拉格光栅应变传感器。

背景技术

以光纤光栅为传感器元件的光纤传感器与常规的传感器相比，在抗电磁干扰、耐高温、耐腐蚀、体积小等方面具有明显的优势，在建筑、石油、军事应用领域显得尤为突出。

裸光纤光栅在测量温度和应变方面具有较高的灵敏度和准确度，但是裸光纤比较脆弱，在恶劣工作环境中非常容易被破坏，为了提高传感器的耐久性、可靠性及准确性，要求选择恰当合理的封装形式来消除应变传递过程中的影响因素并保护敏感元件。尤其在对航空、航天等的应变和应力分布状况测量，研制易安装、体积小、质量轻、测量可靠准确的光纤光栅应变传感器具有重要的意义。然而，目前常见的光纤光栅应变传感器通常体积较大，且精度较低。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种小型化的基片式光纤布拉格光栅应变传感器，其体积小、质量轻，且能够实现温度自补偿，从而能够有效地提高测量准确性。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种小型化的基片式光纤布拉格光栅应变传感器，其特征在于包括封装基片、中空的金属保护体及光纤，所述的金属保护体连接于所述的封装基片的一个表面上，所述的金属保护体的内腔构成一个光纤容纳腔，所述的光纤完全位于所述的光纤容纳腔内，所述的光纤上刻有用于测量应变的第一布拉格光栅和用于测量温度的第二布拉格光栅，所述的光纤在预张拉后所述的第一布拉格光栅两端的部分光纤分别与所述的金属保护体的内壁连接。

所述的封装基片为钛合金薄片；在具体设计时也可采用其它密度较低、弹性模量较小、耐腐蚀、耐高温的金属材料制成封装基片。

所述的封装基片的厚度为0.1mm～0.3mm；在此将封装基片的厚度设计为0.1mm～0.3mm，能够保证封装基片具有良好的形变能力，以及具有防腐蚀等性能。

所述的封装基片的厚度为0.2mm。

所述的封装基片上设置有多个安装通孔；在此通过在封装基片上预设多个安装通孔，可供使用者在安装该应变传感器时选择焊接或者胶粘等安装形式。

所述的金属保护体的底部开口，且所述的金属保护体的底部两侧边与所述的封装基片的一个表面连接；在具体设计时，封装基片与金属保护体可一体加工成型。

所述的金属保护体为半圆形金属钢管。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1）本实用新型的应变传感器通过在封装基片上连接一个金属保护体，且将刻有用于感知温度和应变的第一布拉格光栅和仅用于感知温度的第二布拉格光栅的光纤置放于金属保护体的光纤容纳腔内，再将第一布拉格光栅两端的部分光纤与金属保护体的内壁连接，这种应变传感器的体积小、质量轻，且通过第二布拉格光栅能够实现温度自补偿，从而能够有效地提高测量准确性。

2）本实用新型的应变传感器选用一条刻有两个布拉格光栅的光纤作为传感元件，第一布拉格光栅可以感知温度和应变，第二布拉格光栅仅可感知温度，且对第一布拉格光栅的温度进行补偿，解决了第一布拉格光栅的温度交叉敏感问题。

3）本实用新型的应变传感器中的第一布拉格光栅经过预张拉技术对其进行应变预制，预制的水平可根据实际监测的要求进行调整，应变预制后将第一布拉格光栅两端的部分光纤与金属保护体的内壁进行粘接，预张拉技术使该应变传感器可以测量压应变，也可提高第一布拉格光栅测量的灵敏度、线性度以及重复性效果。

附图说明

图1为本实用新型的基片式光纤布拉格光栅应变传感器的俯视图；

图2a为图1的A向剖视图（光纤不在内）；

图2b为图2a中C部分的放大示意图；

图3a为图1的B向剖视图（光纤不在内）；

图3b为图3a中D部分的放大示意图；

图4为本实用新型的基片式光纤布拉格光栅应变传感器中的刻有两个布拉格光栅的光纤的示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。