[发明专利]一种光纤光栅贴片式应变传感器

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种光纤光栅应变传感器，尤其涉及应用在土木工程测量混凝土结构应变具有温度补偿功能的结构表面贴片式光纤光栅应变传感器。

技术背景

目前，基于光纤光栅原理的应变传感技术得到快速发展，光纤光栅具有防止电磁干扰、无电检测、抗雷击等优点，光纤光栅应变传感器在测量如桥梁、大坝、隧道和大型建筑等土木工程结构应变中得到了广泛应用。

由于野外工程施工环境复杂，尤其钢结构表面应变监测对传感器的尺寸大小和形状都有严格要求，该传感器安装设计新颖，尺寸小，便于在钢结构通过点焊式安装；该传感器集成了温补光栅，能够监测环境温度变化，可以有效消除环境温度对应变光栅的影响，保证了测量稳定性。

发明专利内容

本发明专利提供针对现有技术的缺陷和不足，提出了一种光纤光栅贴片式应变传感器。

本发明专利采用的技术方案如下：一种光纤光栅贴片式应变传感器，包括不锈钢片、双孔梁结构、固定孔位、应变光栅、温补光栅以及光纤、铠装尾纤套管；所述应变光栅和温补光栅通过光栅串连接，应变光栅两端固定在双孔梁结构两侧，温补光栅两端固定在不锈钢片上。

所述双孔梁结构在安装后必须处在预张拉状态，以保证该传感器的灵敏度和线型度。

所述应变光栅和温补光栅两端通过353ND胶粘合在不锈钢片上。

所述双孔梁结构和不锈钢片采用304不锈钢材料制作，不锈钢片两端设计有固定孔位，可通过螺栓或胶粘方式固定在被测物表面。

所述不锈钢片宽度为10mm、长度为60mm、厚度为1mm。

所述双孔梁结构内直径为8mm、外直径为10mm。

在组装过程中，第一步先把不锈钢片打磨光滑，将温补光栅两端用353ND胶粘贴在不锈钢片上，轴心居中并呈预张拉状态，温补光栅应预张拉1.0nm，固定并烘干。

第二步是将应变光栅的另一端用353ND胶粘贴在双孔梁结构另外一侧，组装中，应变光栅要固定在双孔梁结构中并呈预张拉状态，应变光栅应预张拉1.5nm，固定并烘干。

第三步是将铠装尾纤套管固定在不锈钢片两端，保护温补光栅和应变光栅两端的光纤尾纤。

在组装好后，对光纤光栅贴片式应变传感器进行温度波长率定和应变波长率定；温度率定时，需要同时记录温补光栅波长和应变光栅波长；应变率定时，要求在恒温环境中进行，并记录好应变光栅的波长值；率定结束后，分别计算出该传感器的应变系数和温度补偿系数。

在工程安装中，首先将被测物表面打磨光滑，然后通过胶粘、点焊、螺栓等方式将固定孔位安装固定在被测物表面。

本发明专利结构简单，组装、安装方便，有效提高了应变测量的精度和灵敏度，在土木工程结构如钢表面、木结构表面、复合材料表面等应变无损监测中具有很高的实用价值。

附图说明

图1为本发明专利的原理示意图；图中：1：光纤，2：铠装尾纤套管，3：固定孔位，4：应变光栅，5：353ND胶，6：双孔梁结构，7：不锈钢片，8：温补光栅。

具体实施方式

为使本发明专利的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明专利实施方式做详细描述。

如图1所示，一种光纤光栅贴片式应变传感器，包括不锈钢片(7)、双孔梁结构(6)、固定孔位(3)、应变光栅(4)、温补光栅(8)以及光纤(1)、铠装尾纤套管(2)；所述应变光栅(4)和温补光栅(8)通过光栅串连接，应变光栅(4)两端固定在双孔梁结构(6)两侧，温补光栅(8)两端固定在不锈钢片(7)上。

所述双孔梁结构(6)在安装后必须处在预张拉状态，以保证该传感器的灵敏度和线型度。

所述应变光栅(4)和温补光栅(8)两端通过353ND胶粘合在不锈钢片(7)上。

所述双孔梁结构(6)和不锈钢片(7)采用304不锈钢材料制作，不锈钢片(7)两端设计有固定孔位(3)，可通过螺栓或胶粘方式固定在被测物表面。

所述不锈钢片(7)宽度为10mm、长度为60mm、厚度为1mm。

所述双孔梁结构(6)内直径为8mm、外直径为10mm。

在组装过程中，第一步先把不锈钢片(7)打磨光滑，将温补光栅(8)两端用353ND胶粘贴在不锈钢片(7)上，轴心居中并呈预张拉状态，温补光栅(8)应预张拉1.0nm，固定并烘干。