[实用新型]一种带温度补偿的贴片式光纤光栅应变传感器

说明书

本实用新型公开了一种带温度补偿的贴片式光纤光栅应变传感器，包括多孔梁结构不锈钢片、光纤、应变光栅和温补光栅等，所述的应变光栅和温补光栅相互串接并刻写在同一根光纤上；所述的多孔梁结构不锈钢片中间设有两个镂空的、并分别位于应变光栅两侧的弹性片；所述的应变光栅两端设有固定点，可施加预拉力并由低温玻璃焊料分别封装固定在两个弹性片上；所述的温补光栅保持松弛状态固定在应变光栅一侧。改进后的结构具有耐候性好、稳定性好、结构弹性模量较小、应变线性度较好、插损低、保护效果好、应变灵敏性高等优点，既解决了光纤光栅应变传感器温度漂移的影响，又保证了应变的长期一致性，故在土木工程结构表面应变监测中具有很高的实用价值。

技术领域

本实用新型涉及一种光纤光栅应变传感器领域，具体是一种带温度补偿的贴片式光纤光栅应变传感器，可广泛应用于大型土木工程结构表面的应变监测。

背景技术

随着社会的进步发展，超级桥梁、超级隧道、超级高楼等越来越多的大型土木工程结构不断涌现，为了保证这些建筑结构的安全运营，就需要对结构进行实时的应变监测。现有的监测方式主要采用电阻式应变片，而电阻应变片虽然价格便宜、技术成熟、反映速度快，但应变片对粘贴工艺要求比较高，容易粘贴失败，而且粘贴剂易受潮湿、有机溶剂影响，出现脱胶、敏感区腐蚀等现象，不能重复利用，同时测量结果受电磁干扰，使用寿命短，很难适用于长期的监测。

随着光纤传感器技术的发展，光纤光栅传感器在工程应用中也快速发展起来，它主要使用光纤光栅作为应变感知单元，具有体积小、灵敏度高、耐腐蚀、抗电磁干扰等特点。并且，目前国内对于光栅贴片式应变传感器也有相关的专利，如公开的中国专利号为201820879417 .3，名称为“一种低温玻璃焊料封装的贴片式应变传感器”，但是该结构没有温度补偿功能，故实际应用中会存在温度漂移的问题；而公开的中国专利申请号为201610275159 .3，名称为“一种贴片式应变传感器”，虽然具有温度补偿功能，但是该传感器却是采用胶水封装的，耐候性差、稳定性差、结构弹性模量较大、应变线性度较差。另外，上述这两种光纤光栅传感器在实际应用中还存在如下缺陷：一、应变光栅和温补光栅采用熔接方式，插损高、保护效果差；二、光纤光栅传感器刚度大、与被测结构的应变耦合性差、应变灵敏性低。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷而提供耐了一种具有耐候性好、稳定性好、结构弹性模量较小、应变线性度较好、插损低、保护效果好、应变灵敏性高等优点的带温度补偿的贴片式光纤光栅应变传感器。

本实用新型的技术问题通过以下技术方案实现：

一种带温度补偿的贴片式光纤光栅应变传感器，包括多孔梁结构不锈钢片、光纤、应变光栅和温补光栅，所述的光纤两端分别伸出多孔梁结构不锈钢片形成尾纤，该尾纤上套装有固定在多孔梁结构不锈钢片两端的出纤保护管，所述的应变光栅和温补光栅相互串接并刻写在同一根光纤上；所述的多孔梁结构不锈钢片中间设有两个镂空的、并分别位于应变光栅两侧的弹性片；所述的应变光栅两端设有固定点，该两端固定点处施加预拉力并由低温玻璃焊料分别封装固定在两个弹性片上；所述的温补光栅保持松弛状态固定在应变光栅一侧。

所述的多孔梁结构不锈钢片设有并排连接的三个，所述的应变光栅设置在中部的多孔梁结构不锈钢片上，两个弹性片分别设置在中部的多孔梁结构不锈钢片两侧。

每个所述的多孔梁结构不锈钢片两端分别设有定位孔，且多孔梁结构不锈钢片两端经粘贴或焊接或定位孔内连接螺栓而安装在被测结构表面。

所述的多孔梁结构不锈钢片中间设有供光纤、应变光栅和温补光栅嵌装的凹槽，该凹槽的宽度和深度均为2mm。

所述的温补光栅的其中一端也设有固定点，该固定点固定在所述凹槽内。

所述的应变光栅和温补光栅采用普通抗微弯光纤。