內(nèi)容說明
 

　　本發(fā)明涉及一種大量程光纖光柵應變傳感器，可以應用于18000με甚至更大量程的應變測量。
 

　　發(fā)明背景
 

　　光纖光柵應變傳感器是一種應用范圍非常廣泛的光纖傳感器。當光纖光柵應變發(fā)生變化時，光纖的材料受柵格周期長度及彈光效應的影響會引起諧振波長的漂移，諧振波長隨應變線性變化。檢測波長即可得到待測表面的應變信息。波長漂移量對應變的靈敏度及測量量程與封裝結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。
 

　　在某些表面應變測量過程中，要求應變傳感器的測量范圍很大，達到萬級微應變，并且要求分布式多點測量，并且排線簡潔，解調(diào)設備體積小巧。傳統(tǒng)的電阻應變片和普通光纖光柵傳感器難以滿足需求。
 

　　發(fā)明內(nèi)容
 

　　本發(fā)明的技術(shù)解決問題是：針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種用于大應變量程的光纖光柵應變傳感器，體積小，重量輕，易于安裝。
 

　　本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種大量程光纖光柵應變傳感器，包括：光纖光柵、封裝基片和保護套管；封裝基片由一整片長方形不銹鋼加工而成，一體成型，封裝基片包括三個部分，分別為：固支點、彈簧結(jié)構(gòu)和飛翼；兩個固支點分別位于彈簧結(jié)構(gòu)的兩邊，分別與彈簧結(jié)構(gòu)的兩邊連接，兩個飛翼分別位于兩個固支點的外側(cè)；固支點厚度大于彈簧結(jié)構(gòu)及飛翼的厚度，固支點相對彈簧結(jié)構(gòu)及飛翼凸起，在該凸起部分上涂覆粘膠將所述大量程光纖光柵應變傳感器粘貼在安裝表面上，使得飛翼與安裝表面之間具有空隙；當安裝表面發(fā)生形變時，所述應變傳感器的彈簧結(jié)構(gòu)隨之發(fā)生彈性形變，避免封裝基片發(fā)生塑性形變或拉斷。
 

圖1為傳感器結(jié)構(gòu)示意圖
 

　　封裝基片上沿長邊方向開有凹槽，光纖光柵從該凹槽內(nèi)經(jīng)過且光纖光柵與該凹槽有兩個膠粘固定點，光纖光柵位于所述封裝基片之外的部分套有保護套管進行保護。
 

　　所述光纖光柵為光纖布拉格光柵，所述保護套管為樹脂材料，外徑為0 .9mm。光纖光柵與所述凹槽的兩個膠粘固定點之間的距離LA與兩個固支點之間的距離LB之間滿足如下關(guān)系式：LA/LB>≥εB/εA，εB為所述光纖光柵應變傳感器的量程，εA為所述光纖光柵耐受的最大應變值。
 

　　所述光纖光柵與所述凹槽粘接使用環(huán)氧膠。光纖光柵與所述凹槽通過環(huán)氧膠粘接包括高溫固化和常溫固化兩種方式，所述高溫固化是指在高于80℃環(huán)境下進行固化，常溫固化是指在室溫范圍內(nèi)進行固化。
 

　　采用高溫固化方式時，如果所述光纖光柵與所述凹槽的兩個膠粘固定點之間的預緊力為2N-2 .5N時，所述光纖光柵應變傳感器的工作溫度范圍為-40℃到120℃；如果所述光纖光柵與所述凹槽的兩個膠粘固定點之間的預緊力為1 .5N-2N時，所述光纖光柵應變傳感器的工作溫度范圍為0℃到120℃；采用常溫固化方式時，如果所述光纖光柵與所述凹槽的兩個膠粘固定點之間的預緊力為1N-2N時，所述光纖光柵應變傳感器的工作溫度范圍為-40℃到120℃；如果所述光纖光柵與所述凹槽的兩個膠粘固定點之間的預緊力為0 .5N-1N時，所述光纖光柵應變傳感器的工作溫度范圍為0℃到120℃。
 

　　本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：(1)本發(fā)明的光纖光柵傳感器封裝結(jié)構(gòu)采用了減敏的設計，從而擴大量程范圍，超過現(xiàn)有的光纖光柵應變傳感器。封裝結(jié)構(gòu)一體成型，傳感器制作簡單，安裝方便。(2)光纖光柵與所述凹槽的兩個膠粘固定點之間的距離LA與兩個固支點之間的距離LB，εB為所述光纖光柵應變傳感器的量程，εA為所述光纖光柵耐受的最大應變值，通過簡單的原理LA/LB≥εB/εA，設計LA或者LB的長度就可以將傳感器的量程擴大至光纖光柵耐受應變量的數(shù)倍。(3)本發(fā)明的通過改變?nèi)绻龉饫w光柵與凹槽的兩個膠粘固定點之間的預緊力，可以改變相應的傳感器工作溫度范圍。環(huán)氧膠不同的固化條件配合不同的預緊力，可以設計傳感器不同的溫度范圍供用戶選擇。