[发明专利]一种可重复使用的光纤光栅应变传感器

说明书

一种可重复使用的光纤光栅应变传感器，其特征在于：包括高强度材料壳体(1)、光纤保护套管(2)、光纤(3)、高弹性模量材料涂覆层(4)；光纤(3)上设有光栅(5)，光纤(3)和光栅(5)的外表面涂覆有高弹性模量材料涂覆层(4)，光纤(3)的局部和光栅(5)均固定封装在高强度材料壳体(1)内；光纤保护套管(2)位于高强度材料壳体(1)的两端，套在光纤(3)上，光纤保护套管(2)的局部埋入高强度材料壳体(1)内；高强度材料壳体(1)的第一安装基底(1b)和第二安装基底(1c)与待测设备连接。

技术领域

本发明涉及一种可重复使用的光纤光栅应变传感器，属于传感器技术领域。

背景技术

随着科技的发展，光纤光栅传感器在航空航天、舰船、土木工程、石化工业、电力工业、核工业、医学等领域具有巨大的应用潜力。光纤光栅应变传感器具有抗电磁干扰、体积小、信号易传输、易复用、稳定性好等优点，在测量结构应变，监测结构健康状态等方面具有重要和广泛的应用。

相对于传统电阻应变计而言，光纤光栅传感器具有许多优势。但与此同时，单只光纤光栅传感器相比电阻应变计在成本上也增加了很多，特别是多点短期监测会产生昂贵的费用。目前大多数应变传感器不可重复使用，一些可重复使用的螺钉安装式传感器工艺制作繁琐，体积较大，操作不方便。表贴式的传感器在与试件粘接安装测试完毕后，拆卸困难，取下后基本不可再用。对于不需要长期监测的工程项目，可重复使用的光纤光栅应变传感器会大大降低试验成本，提高测试效率，缩短测试周期。

较为成熟的MOI、HBM等公司生产的金属封装的光纤光栅应变传感器，通过金属结构对光纤光栅进行保护，通过将光纤光栅的两端与金属基底片固定，将待测结构的应变传递到光纤光栅部分；这种光纤光栅应变传感器在测试实验结构时，对于金属结构件一般采用焊点焊接，拆卸困难，难以用于重复使用。另外，还有一些直接粘接的光纤光栅应变传感器，一种是将光纤光栅封装在矩形聚合物内，再应用高强度胶将聚合物与试验件粘接，通过聚合物基底发生应变来传递到光纤光栅部分，另外一种是将光纤光栅直接粘接在待测设备表面上，通过高强度胶传递应变到光纤光栅部分。这种光纤光栅应变传感器，传感器基底或光纤光栅与待测设备粘接面积大，强度高，测试完毕后很难进行拆卸，拆卸后传感器表面不平整，光栅易受破坏，难以再重复测量使用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出了一种可重复使用的光纤光栅应变传感器，克服了现有的金属封装光纤光栅应变传感器和直接粘接光纤光栅的光纤光栅应变传感器安装和拆卸困难，不可再重复使用，成本花费较高的问题，克服了可重复使用光纤光栅应变传感的结构和制作工艺复杂、加工精度要求较高、生产周期较慢的问题。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：

一种可重复使用的光纤光栅应变传感器，包括高强度材料壳体、光纤保护套管、光纤、高弹性模量材料涂覆层；

光纤上设有光栅，光纤和光栅的外表面涂覆有高弹性模量材料涂覆层，光纤的局部和光栅均固定封装在高强度材料壳体内；光纤保护套管位于高强度材料壳体的两端，套在光纤上，光纤保护套管的局部埋入高强度材料壳体内；高强度材料壳体的第一安装基底和第二安装基底与待测设备连接。

上述可重复使用的光纤光栅应变传感器，所述高弹性模量材料涂覆层的材料为聚酰亚胺。

上述可重复使用的光纤光栅应变传感器，所述高强度模量材料涂覆层的厚度为5μm～50μm。

上述可重复使用的光纤光栅应变传感器，所述高强度材料壳体的材料为耐高温环氧树脂。

上述可重复使用的光纤光栅应变传感器，所述第一安装基底和第二安装基底尺寸相同，长度为1mm～10mm，宽度为1mm～8mm，厚度为0.1mm～2.0mm。

上述可重复使用的光纤光栅应变传感器，所述高强度材料壳体的非安装基底组件的长度为6mm～20mm、宽度为1mm～10mm、厚度为0.3mm～2mm。