實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量金屬應(yīng)力應(yīng)變的光纖傳感器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量金屬應(yīng)力應(yīng)變的光纖傳感器,包括應(yīng)變彈性梁,應(yīng)變彈性梁具有第一測(cè)量固定端和第二測(cè)量固定端,第一測(cè)量固定端和第二測(cè)量固定端的連線(xiàn)與光纖的軸線(xiàn)相互垂直。采用了該結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量金屬應(yīng)力應(yīng)變的光纖傳感器,改變了傳統(tǒng)膠粘方式導(dǎo)致的蠕變,提高了零點(diǎn)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性;安裝在被測(cè)金屬結(jié)構(gòu)體上的光纖的輸出幾乎不受環(huán)境溫度變化的影響,無(wú)需借助任何額外的測(cè)溫傳感器進(jìn)行二次補(bǔ)償;光纖的橫向靈敏度降低,使得光纖只對(duì)應(yīng)變彈性梁測(cè)量方向的應(yīng)變敏感,保證光纖具有良好的應(yīng)變測(cè)量單一方向性;應(yīng)變彈性梁直接與被測(cè)金屬結(jié)構(gòu)體焊接的工藝也保證了應(yīng)變傳遞界面的剛度,消除了應(yīng)變傳遞界面自身的蠕變及非線(xiàn)性變形。
【專(zhuān)利說(shuō)明】實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量金屬應(yīng)力應(yīng)變的光纖傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光纖測(cè)量設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】,具體是指一種實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量金屬應(yīng)力應(yīng)變的光纖傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖傳感技術(shù)是20世紀(jì)70年代末興起的一項(xiàng)技術(shù),光纖傳感器由于其優(yōu)越的性能而備受青睞,其具有體積小、質(zhì)量輕、抗電磁干擾、防腐蝕、靈敏度很高、測(cè)量帶寬很寬、檢測(cè)電子設(shè)備與傳感器可以間隔很遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn),并可以構(gòu)成傳感網(wǎng)絡(luò)。先進(jìn)的光纖傳感器的靈敏度比傳統(tǒng)的傳感器高幾個(gè)數(shù)量級(jí),可以測(cè)量壓力、溫度、應(yīng)力(應(yīng)變)、磁場(chǎng)、折射率、形變、微震動(dòng)、微位移、聲壓等,已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的可用光纖傳感技術(shù)測(cè)量的物理量已達(dá)70多種。
[0003]進(jìn)入21世紀(jì)后,光纖傳感技術(shù)得到了快速發(fā)展和普遍應(yīng)用。其中,金屬結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變精確測(cè)量,是光纖傳感技術(shù)的最主要應(yīng)用之一,如鋼結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)預(yù)警、金屬材料力學(xué)性能測(cè)試、交通工具和飛行器氣動(dòng)力特性預(yù)測(cè)、荷載稱(chēng)重等等,然而,由于光纖特別纖細(xì)(直徑通常不超過(guò)1_),其主要成分是Si02,因此特別脆弱,尤其它的抗剪能力很差,直接將其用于實(shí)際工程無(wú)法滿(mǎn)足工程結(jié)構(gòu)的粗放施工要求和野外惡劣環(huán)境的長(zhǎng)期耐久性要求,因此,需要設(shè)計(jì)合理的封裝結(jié)構(gòu),首先將光纖封裝固定在彈性基底上構(gòu)成應(yīng)變傳感器,可以逐一檢測(cè)和校準(zhǔn)其溫度特性及應(yīng)變測(cè)量性能,并便于包裝、運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)安裝使用;然后在工程使用現(xiàn)場(chǎng),再將應(yīng)變傳感器安裝固定在被測(cè)的金屬結(jié)構(gòu)體的合適部位,實(shí)現(xiàn)對(duì)被金屬結(jié)構(gòu)體上監(jiān)測(cè)部位的應(yīng)力應(yīng)變精確測(cè)量。由此,光纖與彈性基底之間,以及構(gòu)成應(yīng)變傳感器后與被測(cè)金屬結(jié)構(gòu)體之間就存在多個(gè)應(yīng)變傳遞界面,傳遞界面自身的蠕變或非線(xiàn)性變形會(huì)極大影響應(yīng)變測(cè)量的精度和長(zhǎng)期穩(wěn)定性,而且使得應(yīng)變測(cè)量輸出受溫度影響產(chǎn)生的熱輸出變化量更大(金屬結(jié)構(gòu)的熱脹系數(shù)以及粘接膠的熱脹系數(shù)通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于光纖自身的熱脹系數(shù))、線(xiàn)性度和重復(fù)性更差,溫度效應(yīng)難以精確消除。
[0004]因此,為了提高對(duì)金屬結(jié)構(gòu)體應(yīng)力應(yīng)變的測(cè)量精度,就必須實(shí)現(xiàn)光纖與彈性基底之間以及構(gòu)成應(yīng)變傳感器后與被測(cè)金屬結(jié)構(gòu)體之間應(yīng)變傳遞界面的剛性、線(xiàn)性、低蠕變連接,并盡量減小光纖應(yīng)變傳感器在被測(cè)金屬結(jié)構(gòu)體上安裝后的溫度漂移系數(shù)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn),提供一種有效消除由應(yīng)變傳遞界面的蠕變或非線(xiàn)性變形引入的應(yīng)變測(cè)量誤差、有效消除溫度漂移系數(shù)、避免零點(diǎn)漂移、不受周?chē)h(huán)境影響的實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量金屬應(yīng)力應(yīng)變的光纖傳感器。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述的目的,本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量金屬應(yīng)力應(yīng)變的光纖傳感器采用以下技術(shù)方案:
[0007]該實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量金屬應(yīng)力應(yīng)變的光纖傳感器,其主要特點(diǎn)是,包括應(yīng)變彈性梁,該應(yīng)變彈性梁為環(huán)形,所述的應(yīng)變彈性梁具有第一測(cè)量固定端和第二測(cè)量固定端,所述的第一測(cè)量固定端設(shè)置于所述的應(yīng)變彈性梁的一側(cè),所述的第二測(cè)量固定端設(shè)置于所述的應(yīng)變彈性梁的另一側(cè),所述的應(yīng)變彈性梁具有光纖固定端,光纖通過(guò)該光纖固定端與所述的應(yīng)變彈性梁固定連接,且所述的第一測(cè)量固定端和所述的第二測(cè)量固定端的連線(xiàn)與所述的光纖的軸線(xiàn)相互垂直,所述的應(yīng)變彈性梁的熱膨脹系數(shù)與外部被測(cè)金屬結(jié)構(gòu)體的熱膨脹系數(shù)相異。
[0008]該實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量金屬應(yīng)力應(yīng)變的光纖傳感器中的光纖固定端包括第一光纖固定端和第二光纖固定端,該第一光纖固定端和該第二光纖固定端位于所述的應(yīng)變彈性梁的兩偵U,且所述的第一光纖固定端與所述的第二光纖固定端的連線(xiàn)與所述的第一測(cè)量固定端和所述的第二測(cè)量固定端的連線(xiàn)相互垂直,所述的光纖的一端與所述的第一光纖固定端連接,所述的光纖的另一端與所述的第二光纖固定端連接。
[0009]該實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量金屬應(yīng)力應(yīng)變的光纖傳感器中的應(yīng)變彈性梁具有彈性,當(dāng)所述的第一測(cè)量固定端與所述的第二測(cè)量固定端之間的距離減小,則所述的第一光纖固定端與所述的第二光纖固定端之間的距離增大;當(dāng)所述的第一測(cè)量固定端與所述的第二測(cè)量固定端之間的距離增大,則所述的第一光纖固定端與所述的第二光纖固定端的距離減小。
[0010]該實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量金屬應(yīng)力應(yīng)變的光纖傳感器中的光纖通過(guò)焊料與所述的光纖固定端連接,該焊料為玻璃焊料或金錫焊料。
[0011]該實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量金屬應(yīng)力應(yīng)變的光纖傳感器中的第一測(cè)量固定端和所述的第二測(cè)量固定端的表面設(shè)置有凸臺(tái),被測(cè)金屬結(jié)構(gòu)體通過(guò)電容儲(chǔ)能焊接法與所述的凸臺(tái)固定連接。
[0012]該實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量金屬應(yīng)力應(yīng)變的光纖傳感器中的光纖的纖芯內(nèi)設(shè)置有光柵或光纖法布里珀羅干涉腔。
[0013]該實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量金屬應(yīng)力應(yīng)變的光纖傳感器中的光纖的纖芯內(nèi)設(shè)置有光柵,所述的光柵的柵區(qū)沿光纖軸線(xiàn)方向的長(zhǎng)度范圍為9?11_,所述的光纖的表面具有金屬層。
[0014]該實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量金屬應(yīng)力應(yīng)變的光纖傳感器中的第一測(cè)量固定端(11)與所述的第二測(cè)量固定端之間的距離范圍為14?18mm。
[0015]該實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量金屬應(yīng)力應(yīng)變的光纖傳感器中的第一測(cè)量固定端與所述的第二測(cè)量固定端之間的距離為16_。
[0016]該實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量金屬應(yīng)力應(yīng)變的光纖傳感器中的第一光纖固定端與所述的第二光纖固定端之間的距離范圍為22?26mm。
[0017]該實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量金屬應(yīng)力應(yīng)變的光纖傳感器中的第一光纖固定端與所述的第二光纖固定端之間的距離范圍為24mm。
[0018]該實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量金屬應(yīng)力應(yīng)變的光纖傳感器中的凸臺(tái)的直徑范圍為0.6?
0.8mmο
[0019]該實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量金屬應(yīng)力應(yīng)變的光纖傳感器中的凸臺(tái)的高度范圍為0.6?
0.8mmο
[0020]采用了該結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量金屬應(yīng)力應(yīng)變的光纖傳感器具有以下有益效果:
[0021]1、用于應(yīng)變測(cè)量的光纖兩端通過(guò)焊料與光纖固定端連接,改變了傳統(tǒng)膠粘方式導(dǎo)致的蠕變,提高了零點(diǎn)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性,而且不受潮濕影響,使光纖傳感器的長(zhǎng)期精度和環(huán)境適應(yīng)性顯著提高。
[0022]2、由于應(yīng)變彈性梁的應(yīng)變測(cè)量方向與光纖的受力變形方向垂直正交,將被測(cè)金屬結(jié)構(gòu)體熱膨脹變形轉(zhuǎn)換為光纖受壓縮變形,正好與光纖自身的熱脹拉伸變形相互抵消,從而使安裝在被測(cè)金屬結(jié)構(gòu)體上的光纖的輸出幾乎不受環(huán)境溫度變化的影響,無(wú)需借助任何額外的測(cè)溫傳感器進(jìn)行二次補(bǔ)償。
[0023]3、應(yīng)變彈性梁的應(yīng)變測(cè)量方向與光纖的受力變形方向垂直正交,顯著降低了光纖的橫向靈敏度,使得光纖只對(duì)應(yīng)變彈性梁測(cè)量方向的應(yīng)變敏感,而對(duì)非測(cè)量方向的應(yīng)變以及任意方向的彎矩、扭矩均不敏感,保證了光纖具有良好的應(yīng)變測(cè)量單一方向性。
[0024]4、凸臺(tái)通過(guò)電容儲(chǔ)能焊接與被測(cè)金屬結(jié)構(gòu)體固定,由于在可在短短的毫秒級(jí)時(shí)間內(nèi)完成焊接,因此焊接后具有極低的殘余應(yīng)力,焊接前后,光纖的輸出變化通常小于5μ ε,對(duì)被測(cè)金屬結(jié)構(gòu)體自身固有的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)不造成影響。與此同時(shí),這種將應(yīng)變彈性梁直接與被測(cè)金屬結(jié)構(gòu)體焊接的工藝也保證了應(yīng)變傳遞界面的剛度,消除了應(yīng)變傳遞界面自身的蠕變及非線(xiàn)性變形,從而保證了金屬結(jié)構(gòu)體應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量結(jié)果的真實(shí)性和準(zhǔn)確性。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為本發(fā)明的傳感器的示意圖。
[0026]圖2為本發(fā)明的傳感器的主視圖。
[0027]圖3為本發(fā)明的傳感器的俯視圖。
[0028]圖4為本發(fā)明的傳感器使用時(shí)的示意圖。
[0029]圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明如下:
[0030]I 應(yīng)變彈性梁
[0031]11 第一測(cè)量固定端
[0032]12 第二測(cè)量固定端
[0033]13 第一光纖固定端
[0034]14 第二光纖固定端
[0035]2 光纖
[0036]3 凸臺(tái)
[0037]4 被測(cè)金屬結(jié)構(gòu)體
【具體實(shí)施方式】
[0038]為了能更清楚地理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容,特舉以下實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明。
[0039]請(qǐng)參閱圖1至圖4,該光纖傳感器,包括應(yīng)變彈性梁1,該應(yīng)變彈性梁I為環(huán)形,應(yīng)變彈性梁I具有第一測(cè)量固定端11和第二測(cè)量固定端12,第一測(cè)量固定端11設(shè)置于應(yīng)變彈性梁I的一側(cè),第二測(cè)量固定端12設(shè)置于應(yīng)變彈性梁I的另一側(cè),應(yīng)變彈性梁I具有光纖固定端,光纖3通過(guò)該光纖固定端與應(yīng)變彈性梁I固定連接,且第一測(cè)量固定端11和第二測(cè)量固定端12的連線(xiàn)與光纖3的軸線(xiàn)相互垂直,為提高溫度補(bǔ)償效果,應(yīng)變彈性梁I與外部被測(cè)金屬結(jié)構(gòu)體4具有不同的熱膨脹系數(shù)。光纖固定端包括第一光纖固定端13和第二光纖固定端14,該第一光纖固定端13和該第二光纖固定端14位于應(yīng)變彈性梁I的兩側(cè),且第一光纖固定端13與第二光纖固定端14的連線(xiàn)與第一測(cè)量固定端11和第二測(cè)量固定端12的連線(xiàn)相互垂直,光纖3的一端與第一光纖固定端13連接,光纖3的另一端與第二光纖固定端14連接;應(yīng)變彈性梁I具有彈性,[0040]當(dāng)?shù)谝粶y(cè)量固定端11與第二測(cè)量固定端12的距離減小,則第一光纖固定端13和第二光纖固定端14的距離增大,當(dāng)?shù)谝粶y(cè)量固定端11與第二測(cè)量固定端12的距離增大,則第一光纖固定端13和第二光纖固定端14的距離減小,光纖2通過(guò)焊料與第一光纖固定端13和第二光纖固定端14連接,該焊料為玻璃焊料或金錫焊料。
[0041]應(yīng)變彈性梁I共有四個(gè)端點(diǎn),其中第一光纖固定端13和第二光纖固定端14用于固定光纖3,另外第一測(cè)量固定端11和第二測(cè)量固定端12用于焊接外部被測(cè)金屬結(jié)構(gòu)體
4。應(yīng)變彈性梁I的四個(gè)端點(diǎn)分別處于兩個(gè)正交軸上,使得應(yīng)變彈性梁I的應(yīng)變測(cè)量方向與光纖3的受力變形方向垂直正交,當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí),被測(cè)金屬結(jié)構(gòu)體4熱膨脹使得應(yīng)變彈性梁I的兩個(gè)測(cè)量固定端受拉伸變形,帶動(dòng)兩個(gè)光纖固定端受壓縮變形,使得光纖2也受壓縮變形,正好與光纖2自身的熱脹拉伸變形相互抵消,從而使安裝在被測(cè)金屬結(jié)構(gòu)體4上的光纖2的輸出幾乎不受環(huán)境溫度變化的影響;反之,當(dāng)環(huán)境溫度降低時(shí),被測(cè)金屬結(jié)構(gòu)體4遇冷收縮使得應(yīng)變彈性梁I的兩個(gè)測(cè)量固定端受壓縮變形,帶動(dòng)兩個(gè)光纖固定端受拉伸變形,使得光纖2也受拉伸變形,正好與光纖2自身的遇冷收縮變形相互抵消,從而使安裝在被測(cè)金屬結(jié)構(gòu)體4上的光纖2的輸出同樣幾乎不受環(huán)境溫度變化的影響。
[0042]第一測(cè)量固定端11和第二測(cè)量固定端12的表面設(shè)置有凸臺(tái)3,凸臺(tái)3的直徑為
0.6?0.8mm,較佳地,凸臺(tái)3為0.7mm ;凸臺(tái)3的高度為0.6?0.8mm,較佳地為0.7mm。被測(cè)金屬結(jié)構(gòu)體4通過(guò)電容儲(chǔ)能焊接法與凸臺(tái)3固定連接,當(dāng)應(yīng)變彈性梁I接收到電容儲(chǔ)能焊槍施加的高電壓后,兩個(gè)凸臺(tái)3產(chǎn)生尖端效應(yīng)對(duì)已經(jīng)連接電源的被測(cè)金屬結(jié)構(gòu)體4表面瞬間放電,焊接時(shí)間小于5毫秒,將應(yīng)變彈性梁I的第一測(cè)量固定端11和第二測(cè)量固定端12與被測(cè)金屬結(jié)構(gòu)體4融化焊接在一起,由于焊接時(shí)間極短,因此極大降低了焊接點(diǎn)的殘余應(yīng)力,對(duì)于被測(cè)金屬結(jié)構(gòu)體4自身固有的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)不造成影響,與此同時(shí),這種直接將應(yīng)變彈性梁I焊接在被測(cè)金屬結(jié)構(gòu)體4上的焊接工藝也保證了應(yīng)變傳遞界面的剛度,消除了應(yīng)變傳遞界面自身的蠕變及非線(xiàn)性變形,從而保證了被測(cè)金屬結(jié)構(gòu)體4應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量結(jié)果的真實(shí)性和準(zhǔn)確性。
[0043]為提高應(yīng)變測(cè)量分辨率,光纖3的纖芯內(nèi)照射加工構(gòu)成光柵或在光纖中制作光纖法布里珀羅干涉腔;當(dāng)光纖3的纖芯內(nèi)設(shè)置有光柵時(shí),光柵的柵區(qū)沿光纖軸線(xiàn)方向的長(zhǎng)度為7?11mm,光纖的表面具有金屬層,采用超真空磁控濺射法,在光柵的柵區(qū)的兩側(cè)各3mm的區(qū)域的表面也設(shè)置有金屬層,第一測(cè)量固定端11與第二測(cè)量固定端12的距離為14?18mm,較佳地為16mm ;第一光纖固定端13與第二光纖固定端14的距離為22?26mm,較佳地為24mm,在具體實(shí)施過(guò)程中,可以針對(duì)被測(cè)金屬結(jié)構(gòu)體4的具體熱脹系數(shù)來(lái)選擇與其不同熱脹系數(shù)的彈性金屬材質(zhì)制作應(yīng)變彈性梁I ;此外,還可以通過(guò)結(jié)合光纖3自身的熱輸出系數(shù)來(lái)微調(diào)整應(yīng)變彈性梁I的第一光纖固定端13和第二光纖固定端14之間間距與第一測(cè)量固定端11和第二測(cè)量固定端12之間間距的比率,達(dá)到精確消除溫度漂移的目的,利用本發(fā)明的光纖傳感器,在實(shí)際的工作試驗(yàn)中,當(dāng)在一 55°C?60°C工作溫度范圍內(nèi),光纖2的最大溫度漂移輸出不超過(guò)10μ ε,完全滿(mǎn)足實(shí)際工程的需要。
[0044]采用了該結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量金屬應(yīng)力應(yīng)變的光纖傳感器,用于應(yīng)變測(cè)量的光纖兩端通過(guò)焊料與光纖固定端連接,改變了傳統(tǒng)膠粘方式導(dǎo)致的蠕變,提高了零點(diǎn)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性,而且不受潮濕影響,使光纖傳感器的長(zhǎng)期精度和環(huán)境適應(yīng)性顯著提高;由于應(yīng)變彈性梁的應(yīng)變測(cè)量方向與光纖的受力變形方向垂直正交,將被測(cè)金屬結(jié)構(gòu)體熱膨脹變形轉(zhuǎn)換為光纖受壓縮變形,正好與光纖自身的熱脹拉伸變形相互抵消,從而使安裝在被測(cè)金屬結(jié)構(gòu)體上的光纖的輸出幾乎不受環(huán)境溫度變化的影響,無(wú)需借助任何額外的測(cè)溫傳感器進(jìn)行二次補(bǔ)償;應(yīng)變彈性梁的應(yīng)變測(cè)量方向與光纖的受力變形方向垂直正交,顯著降低了光纖的橫向靈敏度,使得光纖只對(duì)應(yīng)變彈性梁測(cè)量方向的應(yīng)變敏感,而對(duì)非測(cè)量方向的應(yīng)變以及任意方向的彎矩、扭矩均不敏感,保證了光纖具有良好的應(yīng)變測(cè)量單一方向性;凸臺(tái)通過(guò)電容儲(chǔ)能焊接與被測(cè)金屬結(jié)構(gòu)體固定,由于在可在短短的毫秒級(jí)時(shí)間內(nèi)完成焊接,因此焊接后具有極低的殘余應(yīng)力,焊接前后,光纖的輸出變化通常小于5μ ε,對(duì)被測(cè)金屬結(jié)構(gòu)體自身固有的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)不造成影響,與此同時(shí),這種將應(yīng)變彈性梁直接與被測(cè)金屬結(jié)構(gòu)體焊接的工藝也保證了應(yīng)變傳遞界面的剛度,消除了應(yīng)變傳遞界面自身的蠕變及非線(xiàn)性變形,從而保證了金屬結(jié)構(gòu)體應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量結(jié)果的真實(shí)性和準(zhǔn)確性。
[0045] 在此說(shuō)明書(shū)中,本發(fā)明已參照其特定的實(shí)施例作了描述。但是,很顯然仍可以作出各種修改和變換而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此,說(shuō)明書(shū)和附圖應(yīng)被認(rèn)為是說(shuō)明性的而非限制性的。
【權(quán)利要求】
1.一種實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量金屬應(yīng)力應(yīng)變的光纖傳感器,其特征在于,包括應(yīng)變彈性梁(I),該應(yīng)變彈性梁(I)為環(huán)形,所述的應(yīng)變彈性梁(I)具有第一測(cè)量固定端(11)和第二測(cè)量固定端(12),所述的第一測(cè)量固定端(11)設(shè)置于所述的應(yīng)變彈性梁(I)的一側(cè),所述的第二測(cè)量固定端(12)設(shè)置于所述的應(yīng)變彈性梁(I)的另一側(cè),所述的應(yīng)變彈性梁(I)具有光纖固定端,光纖(2)通過(guò)該光纖固定端與所述的應(yīng)變彈性梁(I)固定連接,且所述的第一測(cè)量固定端(11)和所述的第二測(cè)量固定端(12)的連線(xiàn)與所述的光纖(2)的軸線(xiàn)相互垂直,所述的應(yīng)變彈性梁(I)的熱膨脹系數(shù)與外部被測(cè)金屬結(jié)構(gòu)體(4)的熱膨脹系數(shù)相異。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量金屬應(yīng)力應(yīng)變的光纖傳感器,其特征在于,所述的光纖固定端包括第一光纖固定端(13)和第二光纖固定端(14),該第一光纖固定端(13)和該第二光纖固定端(14)位于所述的應(yīng)變彈性梁(I)的兩側(cè),且所述的第一光纖固定端(13)與所述的第二光纖固定端(14)的連線(xiàn)與所述的第一測(cè)量固定端(11)和所述的第二測(cè)量固定端(12)的連線(xiàn)相互垂直,所述的光纖(2)的一端與所述的第一光纖固定端(13)連接,所述的光纖(2)的另一端與所述的第二光纖固定端(14)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量金屬應(yīng)力應(yīng)變的光纖傳感器,其特征在于,所述的應(yīng)變彈性梁(I)具有彈性,當(dāng)所述的第一測(cè)量固定端(11)與所述的第二測(cè)量固定端(12)之間的距離減小,則所述的第一光纖固定端(13)與所述的第二光纖固定端(14)之間的距離增大;當(dāng)所述的第一測(cè)量固定端(11)與所述的第二測(cè)量固定端(12)之間的距離增大,則所述的第一光纖固定端(13)與所述的第二光纖固定端(14)的距離減小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量金屬應(yīng)力應(yīng)變的光纖傳感器,其特征在于,所述的光纖(2)通過(guò)焊料與所述的光纖固定端連接,該焊料為玻璃焊料或金錫焊料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量金屬應(yīng)力應(yīng)變的光纖傳感器,其特征在于,所述的第一測(cè)量固定端(11)和所述的第二測(cè)量固定端(12)的表面設(shè)置有凸臺(tái)(3),所述的被測(cè)金屬結(jié)構(gòu)體(4)通過(guò)電容 儲(chǔ)能焊接法與所述的凸臺(tái)(3)固定連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量金屬應(yīng)力應(yīng)變的光纖傳感器,其特征在于,所述的光纖(2)的纖芯內(nèi)設(shè)置有光柵或光纖法布里珀羅干涉腔。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量金屬應(yīng)力應(yīng)變的光纖傳感器,其特征在于,所述的光纖(2)的纖芯內(nèi)設(shè)置有光柵,所述的光柵的柵區(qū)沿光纖軸線(xiàn)方向的長(zhǎng)度范圍為9?I Imm,所述的光纖的表面具有金屬層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量金屬應(yīng)力應(yīng)變的光纖傳感器,其特征在于,所述的第一測(cè)量固定端(11)與所述的第二測(cè)量固定端(12)之間的距離范圍為14?18mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量金屬應(yīng)力應(yīng)變的光纖傳感器,其特征在于,所述的第一測(cè)量固定端(11)與所述的第二測(cè)量固定端(12)之間的距離為16mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量金屬應(yīng)力應(yīng)變的光纖傳感器,其特征在于,所述的第一光纖固定端(13)與所述的第二光纖固定端(14)之間的距離范圍為22?26mm。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量金屬應(yīng)力應(yīng)變的光纖傳感器,其特征在于,所述的第一光纖固定端(13)與所述的第二光纖固定端(14)之間的距離范圍為24mm。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量金屬應(yīng)力應(yīng)變的光纖傳感器,其特征在于,所述的凸臺(tái)(3)的直徑范圍為0.6?0.8mm。
13.根據(jù)權(quán)利要求5所述的實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量金屬應(yīng)力應(yīng)變的光纖傳感器,其特征在于,所述的凸臺(tái)(3)的高度范圍為0`.6?0.8mm。
【文檔編號(hào)】G01B11/16GK103438817SQ201310368497
【公開(kāi)日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月21日
【發(fā)明者】鐘少龍, 李明 申請(qǐng)人:鐘少龍, 李明