[发明专利]一种光纤光栅温度/振动/应变复合传感器及其工作方法

权利要求书

1.一种光纤光栅温度/振动/应变复合传感器，包括同一水平高度设置的第一基座(1)及第二基座(2)，其特征在于：所述第一基座(1)及第二基座(2)的两侧设有通孔(3)，第一基座(1)及第二基座(2)相对的一端分别设置有第一支撑梁(4)及第二支撑梁(5)，第一支撑梁(4)及第二支撑梁(5)之间连接有弹簧梁(6)；第二基座(2)正中设置有L-悬臂梁(7)，L-悬臂梁(7)、第一支撑梁(4)、第二支撑梁(5)、第一基座(1)及第二基座(2)顶部正中开设有凹槽(9)，光纤(8)粘贴于凹槽(9)正中位置，光纤(8)悬空处分别刻有第一光纤光栅(8-1)和第二光纤光栅(8-2)。

2.根据权利要求1所述的一种光纤光栅温度/振动/应变复合传感器，其特征在于：所述L-悬臂梁(7)包括连接于第二基座(2)的连接梁(7-1)及连接梁(7-1)顶部悬空设置的质量梁(7-2)。

3.根据权利要求1所述的一种光纤光栅温度/振动/应变复合传感器，其特征在于：所述第一光纤光栅(8-1)和第二光纤光栅(8-2)的反射光谱不相互重叠。

4.一种基于权利要求1所述的光纤光栅温度/振动/应变复合传感器的工作方法，具体操作步骤如下：

步骤一、将光纤光栅温度/振动/应变复合传感器通过通孔(3)用螺钉固定在待测物体表面；

步骤二、测量应变信号

测量应变时，弹簧梁(6)发生弯曲，对第一光纤光栅(8-1)产生压缩或拉伸作用力，通过对第一光纤光栅(8-1)反射中心波长变化量进行测量得到应变信号；

步骤三、测量振动信号及温度信号

测量振动时，L-悬臂梁(7)随之产生振动，进而拉伸或压缩第二光纤光栅(8-2)，使之产生交变应变信号，对第二光纤光栅(8-2)的反射中心波长进行快速傅里叶变换后，0Hz处的偏置量即为温度信号，其余信号为振动信号；

步骤四、应变信号的温度补偿

由第二光纤光栅(8-2)测量得到的温度信号对第一光纤光栅(8-1)测量得到的应变信号进行温度补偿；在无应力作用下，第一光纤光栅(8-1)的输出信号和温度之间的关系曲线可提前标定得到，称为第一光纤光栅(8-1)温度曲线，在第一光纤光栅(8-1)测量应变时，环境温度由第二光纤光栅(8-2)测量得到，在第一光纤光栅(8-1)温度曲线上找到该温度对应的值，即为温度引起的应变测量误差；将此值从第一光纤光栅(8-1)输出的应变信号中减掉，实现温度补偿。