[发明专利]一种基于光纤光栅空间正交的高灵敏度三维应变检测结构体

摘要

一种基于光纤光栅空间正交的高灵敏度三维应变检测结构体，它由立方体空心外壳、支撑柱、三个光纤布拉格光栅、铠装光缆和光纤接头组成。三个光纤布拉格光栅两端分别粘贴固定在对应的支撑柱的凹槽中用以测量各个轴向应变，当立方体空心外壳受压变形时会带动支撑柱在轴向上移动，若X轴方向受压则会使光纤布拉格光栅1收缩，而其余两个光纤布拉格光栅在各自轴向上伸张，导致光纤布拉格光栅1特征波长变化的方向与其余两个光纤布拉格光栅的特征波长变化方向相反，从而形成两组差动结构，提高了应变灵敏度，此外这种支撑柱传递外部应力的方法，提高了应变传递效率。

主权项

1.一种基于光纤光栅空间正交的高灵敏度三维应变检测结构体，它由立方体空心外壳、支撑柱、三个光纤布拉格光栅、铠装光缆和光纤接头组成，其特征在于：所述的立方体空心外壳的边长为28mm，壁厚为3mm；所述的光纤接头用于将铠装光缆连接在立方体空心外壳上；所述的支撑柱由柱1、柱2、柱3、柱4、柱5和 柱6组成，它们依次位于立方体空心外壳的六个内平面的中心点，以立方体空心外壳的体中心点作为三维坐标系的原点，其中柱1和 柱2同在X轴线上且它们在Z轴方向的上表面开有凹槽，柱3和柱4同在Y轴线上且它们在Z轴方向的下表面开有凹槽，柱5和柱6同在Z轴线上且它们在Y轴方向的下表面开有凹槽；所述的三个光纤布拉格光栅由光纤布拉格光栅1、光纤布拉格光栅2和光纤布拉格光栅3组成，它们依次串联且特征波长分别为λ1、λ2和λ3 ，光纤布拉格光栅1的两端分别粘贴固定在柱1和柱2的凹槽内用以测量X轴方向的应变，光纤布拉格光栅2两端分别粘贴固定在柱3和柱4的凹槽内用以测量Y轴方向的应变，光纤布拉格光栅3两端分别粘贴固定在柱5和柱6的凹槽内用以测量Z轴方向的应变；所述的三个光纤布拉格光栅粘贴所用的胶粘剂为353ND胶，这三个光纤布拉格光栅在空间上相互正交且在粘贴前需进行预拉伸；当立方体空心外壳受压变形时会带动支撑柱在轴向上移动，若X轴方向受压则会使光纤布拉格光栅1收缩，而光纤布拉格光栅2和光纤布拉格光栅3会在各自轴向上伸张，导致光纤布拉格光栅1特征波长变化的方向与其余两个光纤布拉格光栅的特征波长变化方向相反，从而形成两组差动结构，提高了应变灵敏度，此外这种支撑柱传递外部应力的方法，提高了应变传递效率。