專利名稱：一種雙等腰三角形簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)的溫度不敏感光纖光柵位移傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種解決溫度應(yīng)變交叉敏感問題的光纖光柵位移傳感器，屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
光纖光柵傳感器是一種特殊的光纖傳感器，除了具有光纖傳感器的特點(diǎn)外，還具有抗電磁干擾、電絕緣、耐腐蝕、靈敏度高、傳輸距離遠(yuǎn)、安全性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)。在石油、化工、大型建筑物、公路、橋梁等的安全監(jiān)測(cè)等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，光纖光柵的布拉格波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)變和溫度都是敏感的，即光纖光柵傳感器存在溫度-應(yīng)變交叉敏感問題，這成為制約其發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵，成為實(shí)際應(yīng)用中必然要面對(duì)和解決的問題。本發(fā)明采用一個(gè)密度、厚度均勻但不對(duì)稱的雙等腰三角形簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)， 解決了光纖光柵傳感器在實(shí)際運(yùn)用中的溫度_應(yīng)變交叉敏感問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域。設(shè)計(jì)了一種雙等腰三角形簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)的溫度不敏感光纖光柵位移傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于操作。所述的一種雙等腰三角形簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)的溫度不敏感光纖光柵位移傳感器，其特征在于由第一等腰三角形結(jié)構(gòu)梁(1)、第二等腰三角形結(jié)構(gòu)梁(2)、光纖光柵(3)、尾纖(4) 和固定支架(5)組成。所述的一種雙等腰三角形結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)支梁光纖光柵位移傳感器，其特征在于第一等腰三角形結(jié)構(gòu)梁(1)底長(zhǎng)5cm至5. 5cm,高9cm至IOcm ；第二等腰三角形結(jié)構(gòu)梁(2)底長(zhǎng) 4cm至4. 5cm，高7cm至8cm;底座(5)為正方形結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)寬分別與三角形梁的底長(zhǎng)相同，整個(gè)簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)厚度為4. 5mm至5. Omm,由密度均勻的甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或者65#錳剛材料制成。所述的一種雙等腰三角形結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)支梁光纖光柵位移傳感器，其特征在于用環(huán)氧樹脂將光纖光柵(3)剛性粘貼在第一等腰三角形梁(1)和第二等腰三角形梁(2)的交叉部位。該傳感器利用雙等腰三角形的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠解決光纖光柵溫度_應(yīng)變交叉敏感問題，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。


圖1是雙等腰三角形結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)支梁光纖光柵位移傳感器示意圖；圖2是不同位移情況下反射光譜展寬實(shí)驗(yàn)圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)例1 如圖1所示，一種雙等腰三角形簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)的溫度不敏感光纖光柵位移傳感器，由第一等腰三角形結(jié)構(gòu)梁(1)、第二等腰三角形結(jié)構(gòu)梁(2)、光纖光柵(3)、尾纖(4)和固定支架(5)組成。第一等腰三角形結(jié)構(gòu)梁(1)底長(zhǎng)為5cm，高為9cm;第二等腰三角形結(jié)構(gòu)梁(2)底長(zhǎng)為4cm，高為7cm;底座(5)為正方形結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)寬分別與三角形梁的底長(zhǎng)相同，整個(gè)簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)厚度為4. 5mm。用環(huán)氧樹脂將光纖光柵(3)剛性粘貼在第一等腰三角形梁(1)和第二等腰三角形梁(2)的交叉部位。第一等腰三角形梁(1)和第二等腰三角形梁(2)的材質(zhì)為密度均勻的甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，將固定支架(5)固定在兩合適的支撐物體之間，便于測(cè)量梁受壓后位移的大小。本發(fā)明基于以下原理光纖光柵在溫度和應(yīng)力作用下，均會(huì)造成布拉格波長(zhǎng)的漂移，當(dāng)光纖光柵用于傳感測(cè)量時(shí)，單個(gè)光纖光柵自身無法分辨出應(yīng)變和溫度分別引起的 Bragg波長(zhǎng)的漂移量。本發(fā)明采用特殊的雙等腰三角形簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將光纖光柵剛性粘貼在兩三角形交叉部位的中軸線上，由于兩三角形結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，當(dāng)同樣大小的力作用于該交叉部位時(shí)， 兩三角形梁會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)不同程度的彎曲，從而使剛性粘貼在交叉線左右兩端的光纖光柵受到兩大小不同的應(yīng)變，使光纖光柵受力呈階梯狀分布，啁啾效應(yīng)使經(jīng)光纖光柵反射光譜展寬。簡(jiǎn)支梁各部位厚度相同，材料均勻，溫度變化對(duì)材料各部位的影響相同。如圖2所示， 當(dāng)位移在Omm至15mm的范圍內(nèi)變化時(shí)，反射光譜呈線性展寬，并且整體向長(zhǎng)波長(zhǎng)方向移動(dòng)。 因此，溫度變化對(duì)輸出光譜的寬度沒有影響，只會(huì)使光譜整體朝一個(gè)方向漂移?；诜瓷涔庾V的溫度不敏感特性，可以通過檢測(cè)光譜寬度的變化來實(shí)現(xiàn)位移測(cè)量。
權(quán)利要求
1.一種雙等腰三角形簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)的溫度不敏感光纖光柵位移傳感器，屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，由第一等腰三角形結(jié)構(gòu)梁(1)、第二等腰三角形結(jié)構(gòu)梁(2)、光纖光柵(3)、尾纖(4) 和固定支架(5)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙等腰三角形結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)支梁光纖光柵位移傳感器，其特征在于如圖1所示的第一等腰三角形結(jié)構(gòu)梁(1)的底長(zhǎng)度為5cm至5. 5cm，高9cm至IOcm ； 第二等腰三角形結(jié)構(gòu)梁(2)的底長(zhǎng)度為4cm至4. 5cm，高7cm至8cm;底座(5)為正方形結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)寬分別與三角形梁的底長(zhǎng)相同，整個(gè)簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)厚度為4. 5mm至5. Omm,由密度均勻的甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或者65#錳剛材料制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的，一種雙等腰三角形結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)支梁光纖光柵位移傳感器，其特征在于用環(huán)氧樹脂將光纖光柵(3)剛性粘貼在第一等腰三角形梁(1)和第二等腰三角形梁(2)的交叉部位。
全文摘要
一種雙等腰三角形簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)的溫度不敏感光纖光柵位移傳感器，屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域由第一等腰三角形結(jié)構(gòu)梁(1)、第二等腰三角形結(jié)構(gòu)梁(2)、光纖光柵(3)、尾纖(4)和固定支架(5)組成，該位移傳感器利用獨(dú)特的雙等腰三角形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)解決了光纖光柵的溫度-應(yīng)變交叉敏感問題。
文檔編號(hào)G01B11/02GK102221333SQ20111008814
公開日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2011年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月6日
發(fā)明者葉蘭芝, 吳斌, 沈天禛, 沈常宇, 牟晟, 王科, 蔣曄婷, 蔡丹丹, 鐘川 申請(qǐng)人:中國(guó)計(jì)量學(xué)院