[发明专利]能够实现温度自补偿的光纤光栅传感器

说明书

本发明提供一种能够实现温度自补偿的光纤光栅传感器，主要包括管状外套、贯穿管状外套的中心轴和贯穿中心轴的光纤纤芯；管状外套中间内部还设置有限位块；中心轴包括两个导柱和用于连接两个导柱的连接板，中心轴的两个导柱分别设于管状外套的两端，中心轴可沿管状外套的轴向滑行；限位块的底面与连接板直接留有空隙；光纤纤芯还贯穿限位块，光纤纤芯上写入两段结构一致的光纤光栅。本发明结构简易，在限位块的作用下，其两侧的光纤纤芯和光纤光栅互不影响，两个光纤光栅所受的物理增减量相反且绝对值相等，平均两光纤光栅所反射的波长，取中间值，缩小误差，并通过波长平均值进行个物理量的运算，提高传感器的探测性能。

技术领域

本发明主要涉及光纤传感技术领域，尤其涉及一种能够实现温度自补偿的光纤光栅传感器。

背景技术

与常规的电子类、机械类传感器相比，光纤光栅传感器具有一系列独到之处；体积小，质量轻；将光纤光栅传感器埋入结构内部或安装于结构表面时对所监测的结构本身性能影响很小、测量精度高、传输频带宽，能够实现分布式测量，光纤光栅传感器既可以将多个点式传感器串联或并联，又可以在一根光纤上实现对多个参数的连续测量；光纤光栅传感器可以采用适当手段改变传感器的内部结构制成适用于不同被测量测量的传感器，如应力、应变、加速度、温度、电流等，有着良好的应用前景，得到了各领域专家的关注，被广泛应用于土木工程结构、航空航天、石油、医学、电力等行业中。

由于温度会引起光栅折射率产生变化，从而影响反射光谱的精确度，目前市面上应用的各类光纤光栅传感器大多通过在裸光纤上置入一根温度光栅来模拟计算出一个近似的温度补偿量，进而通过这个近似的温度补偿量来抵消温度对光栅的影响，但由于温度补偿量是在温度光栅上模拟计算而来，因此得出的温度补偿量只是个近似值，并不能精确消除温度对光栅的影响，所以基于温度补偿方式的传感器其精度和稳定性都是先天性有限的；温度应变补偿原理是将光栅视为无约束弹性体，在温度的作用下，只计算材料的膨胀(或收缩)量，并没有考虑在内外构件的约束下，光栅粘黏在待测结构的表面或深埋结构内部，不能自由变形，而且光栅与温度光栅在相同条件下温度应变不同，还受机构和其他部位温度变化和结构约束的影响，从而造成较大的误差。

发明内容

现有技术中，大多是通过在光纤上置入一个温度光栅来模拟计算出一个近似的温度补偿量，进而通过这个近似的温度补偿量来抵消温度对光栅的影响，但得到的温度补偿量只是个近似值，并不能精确消除温度对光栅的影响，为了解决上述技术问题，本发明提供一种能够实现温度自补偿的光纤光栅传感器。

本发明提供的技术方案为：

本发明提供一种能够实现温度自补偿的光纤光栅传感器，包括管状外套、贯穿所述管状外套的中心轴和贯穿所述中心轴的光纤纤芯；所述管状外套中间内部还设置有限位块；所述中心轴包括两个导柱和用于连接两个导柱的连接板，所述中心轴的两个导柱分别设于所述管状外套的两端，所述中心轴可沿所述管状外套的轴向滑行；所述限位块的底面与所述连接板直接留有空隙；所述光纤纤芯还贯穿所述限位块，所述光纤纤芯上写入两段结构一致的光纤光栅，两段光纤光栅分别设置在所述限位块的两侧且以所述限位块为中心镜像对称。

优选的，沿轴向贯穿两个所述导柱设有第一通孔；贯穿所述限位块设有与第一通孔共轴的第二通孔；所述第一通孔和所述第二通孔内注有强力胶；所述光纤纤芯贯穿所述第一通孔和第二通孔内的强力胶设置。

优选的，其中一个所述导柱，贯穿其侧壁设有第三通孔；所述第三通孔与该导柱所设的第一通孔连通；所述第三通孔内注满强力胶；所述光纤纤芯穿过所述第三通孔垂直基准水平面设置。

优选的，所述管状外套的内部套设有两个POM润滑套；两个所述POM润滑套分别设在所述管状外套的两端，且与所述管状外套同轴设置；两个所述导柱分别套设在两个所述POM润滑套内，沿所述POM润滑套的轴向滑行。