CN104101306A - 一种光纤光栅温度补偿方法及超薄微型钢筋应变计 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光纤光栅温度补偿方法及超薄微型钢筋应变计，它利用相互成一微小角度的两根光纤光栅同时测量钢筋的应变和温度变化，根据两根光纤光栅应变的差异实现对应变测量结果的温度补偿，此补偿方法可大大提高光纤光栅钢筋应变计的集成度。本发明的超薄微型钢筋应变计利用带两凹槽的圆弧状金属连接片两端分别与一圆弧状金属薄片固定，两裸光纤光栅粘贴于相互成一微小角度的两凹槽内构成钢筋应变计的主体。将钢筋应变计两端的圆弧状金属薄片固定于被测钢筋表面即可进行钢筋应变的测量。利用本发明的温度补偿方法可计算出钢筋应变，同时获得测点处的温度。该应变计精度高、体积小、抗电磁干扰，可为钢筋混凝土结构测试提供极大的便利。

Description

一种光纤光栅温度补偿方法及超薄微型钢筋应变计

技术领域

本发明涉及一种光纤光栅温度补偿方法及超薄微型钢筋应变计，尤其是对光纤光栅应变测试结果进行温度补偿的方法和对钢筋混凝土结构中钢筋应变进行测量的传感器。

背景技术

钢筋混凝土的受力状况是关系钢筋混凝土工程结构安全的重要参数，为了了解钢筋混凝土结构的受力情况，通常需要在其内部布置应变测点，测量应变分布，然后推算出应力分布。对于应变的测量，主要包括混凝土应变测量和钢筋应变测量。由于混凝土的不均匀性和易裂性，对混凝土应变的测量难度较大且可靠性较低。因此，在实际应用中都将对钢筋应变的测试作为了解钢筋混凝土结构受力状态的重要手段。传统的钢筋应变测试方法都是采用电阻应变传感原理或者振弦传感原理，这些方法存在电磁干扰大、长期可靠性差、线缆复杂等缺点，且振弦传感原理的钢筋应变测量方法还不能用于动态高频测试。虽然也有部分基于光学原理的钢筋应变计，但体积较大、价格昂贵。现有钢筋应变计安装时，需要将被测钢筋截断，然后用钢筋应变计代替被截掉部分，在两端与被测钢筋焊接连接，对原结构影响大。这种安装方法由于需要将钢筋应变计与被测钢筋等强焊接连接，施工较为复杂且对焊接质量要求高。钢筋应变计的材料质地和表面特性与被测钢筋都存在一定的差异，焊接部位的凸起使得钢筋与混凝土之间的传力方式发生变化，从而造成钢筋应变计的测量结果与被测钢筋受力状态的不同，测量结果的可靠性有限。因此，现有的钢筋混凝土结构钢筋应变计不能很好的满足工程结构高精度以及长期监测的需求，迫切需要一种性能优越的钢筋应变计。

光纤光栅传感原理是利用一段具有周期性折射率的芯内体光栅作为传感元件，当外界温度和应变变化时，将引起光纤光栅中心波长的漂移，通过测试光纤光栅中心波长漂移量即可得出外界温度和应变的变化。光纤光栅传感是一种性能优良的传感元件，具有测量精度高、抗电磁干扰、可靠性好、长期稳定性好、体积小、可以准分布式测量等优点，已经在传感器领域广泛应用，是制作钢筋应变计的良好载体。光纤光栅以光的波长作为测量对象，不受光强影响，对导线和使用环境的要求低。以光纤光栅原理为基础的钢筋应变计体积小巧，埋入后对被测结构影响小，既能实现工程结构检测和试验的短期测量，又能适应结构健康监测的长期测量，在钢筋混凝土结构测试领域有广阔的发展空间。

由于光纤光栅同时对温度和应变敏感，为了得到测点的应变，需要对应变测量结果进行补偿，常用的补偿方式是在测点附近附加光纤光栅温度传感器或者在传感器内部设置不受应变影响的光纤光栅用于温度测量。对于结构内部应变的测试，设置附加光纤光栅温度传感器的补偿方式无疑会加大对原有结构的扰动，增加埋设、保护难度；设置不受应变影响的光纤光栅不仅要进行严格设计使补偿光纤光栅不受应变影响还会增加传感器的体积，进而也会加大对原结构的扰动。因此，急需一种对原结构影响微小的光纤光栅温度补偿方法以及以此为基础制作的微型光纤光栅传感器。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种光纤光栅温度补偿方法及超薄微型钢筋应变计，它能对光纤光栅应变测试结果由于温度变化引起的干扰进行准确的补偿并对钢筋混凝土中钢筋的应变进行实时精确测量；同时，还能得到测点处的温度变化值。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提出一种光纤光栅温度补偿方法，同时提出应用该方法的超薄微型钢筋应变计。

本发明光纤光栅温度补偿方法的操作步骤如下：

设有两根光纤光栅，光纤光栅A的轴向与主应变方向的夹角为α，光纤光栅B的轴向与主应变方向的夹角为β，α和β可取为0°和90°之间的任意值，且α与β的绝对值不等。

取平行于主应变方向的标距长度为L，则在标距范围内，光纤光栅A的长度L_A和光纤光栅B的长度L_B分别为：

$\left\{\begin{array}{c}{L}_A=L/\cos \mathrm{\α}\\ L_B=L/\cos \mathrm{\β}\end{array}\right.---\left(1\right)$

设外部应变变化引起的平行于主应变方向的标距范围内的伸长量为ΔL，则光纤光栅A的伸长量ΔL_A和光纤光栅B的伸长量ΔL_B分别为：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ΔL}}_A=\mathrm{\Δ}L\cos \mathrm{\α}\\ \mathrm{\Δ}{L}_B=\mathrm{\Δ}L\cos \mathrm{\β}\end{array}\right.---\left(2\right)$

根据应变的定义，设外界应变变化为Δε，则光纤光栅A的应变变化量Δε_A和光纤光栅B的应变变化量Δε_B分别为：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\Δ\ϵ}}_A={\mathrm{\ΔL}}_A/L_A=\mathrm{\ΔL}{\cos }^2\mathrm{\α}/L=\mathrm{\Δ\ϵ}{\cos }^2\mathrm{\α}\\ {\mathrm{\Δ\ϵ}}_B={\mathrm{\ΔL}}_B/L_B={\mathrm{\Δ}L\cos }^2\mathrm{\β}/L=\mathrm{\Δ\ϵ}{\cos }^2\mathrm{\β}\end{array}\right.---\left(3\right)$

根据模耦合理论，光纤光栅中心波长与光纤光栅纤芯的有效折射率和光纤光栅栅距的关系为：

λ＝2n_eff·Λ      (4)其中，λ是光纤光栅的中心波长；n_eff是光纤光栅纤芯的有效折射率；Λ是光纤光栅的栅距；反射光信号的中心波长λ跟光栅周期Λ和纤芯的有效折射率n_eff有关，外界温度变化和应变变化都会导致反射光中心波长的改变；光纤光栅的中心波长漂移Δλ与温度变化ΔT和应变变化Δε的关系为：

Δλ＝α_TΔT+α_εΔε         (5)

其中，α_T为光纤光栅的温度灵敏度系数，α_ε为光纤光栅的应变灵敏度系数；

光纤光栅A和光纤光栅B为同一批产品，温度灵敏度系数和应变灵敏度系数相同；结合式(3)和式(5)，在外界温度和应变影响下，光纤光栅A和光纤光栅B的中心波长变化量分别为：

Δλ_A＝α_TΔT+α_εΔεcos²α        (6)

Δλ_B＝α_TΔT+α_εΔεcos²β          (7)

综合式(6)和式(7)可计算得出测点处的应变变化和温度变化分别为：

$\mathrm{\Δ\ϵ}=\frac{{\mathrm{\Δ\λ}}_A-{\text{\Δ\λ}}_B}{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{\ϵ}}({\cos }^2\mathrm{\α}-{\cos }^2\mathrm{\β})}---\left(8\right)$

$\mathrm{\ΔT}=\frac{{\mathrm{\Δ\λ}}_A-{\mathrm{\α}}_{\mathrm{\ϵ}}\mathrm{\Δ\ϵ}{\cos }^2\mathrm{\α}}{{\mathrm{\α}}_T}$ 或 $\mathrm{\ΔT}=\frac{{\mathrm{\Δ\λ}}_B-{\mathrm{\α}}_{\mathrm{\ϵ}}\mathrm{\Δ\ϵ}{\cos }^2\mathrm{\β}}{{\mathrm{\α}}_T}---\left(9\right)$

可见，通过测量两根光纤的中心波长漂移，利用两根光纤光栅之间的角度即实现对应变测量结果的温度补偿，还能得到测点处的温度变化值。在实际应用中，可将其中一根光纤与主应变方向平行，另一根光纤与主应变方向成一微小角度。

本发明的光纤光栅超薄微型钢筋应变计包括第一圆弧状金属薄片，圆弧状金属连接片，第二圆弧状金属薄片，第一裸光纤光栅，第二裸光纤光栅，第一尾纤，第二尾纤和第三尾纤；其中第一圆弧状金属薄片上设第三凹槽和第四凹槽，圆弧状金属连接片上设第二凹槽和第五凹槽，第二圆弧状金属薄片上设第一凹槽和第六凹槽；第一圆弧状金属薄片和第二圆弧状金属薄片对称固定于圆弧状金属连接片的两端；第一裸光纤光栅从下往上依次穿过第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽，在下端形成第一尾纤，在上端形成第二尾纤，并在第一凹槽内填充有第一环氧树脂，在第二凹槽内填充有第二环氧树脂，在第三凹槽内填充有第三环氧树脂；第二裸光纤光栅从上往下依次穿过第四凹槽、第五凹槽和第六凹槽，在上端形成第三尾纤，在下端与第六凹槽下端平齐处截断，第四凹槽、第五凹槽和第六凹槽内分别填充有第四环氧树脂、第五环氧树脂和第六环氧树脂；第二尾纤与第三尾纤焊接连接。

优选的，所述第一圆弧状金属薄片厚度、圆弧状金属连接片厚度和第二圆弧状金属薄片厚度相同。

优选的，所述第一圆弧状金属薄片内侧圆弧表面、圆弧状金属连接片内侧圆弧表面和第二圆弧状金属薄片内侧圆弧表面平齐。

优选的，所述第一凹槽与第六凹槽、第二凹槽与第五凹槽、第三凹槽与第四凹槽在轴向上具有夹角，即轴向相互成一微小角度。

优选的，所述第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽、第四凹槽、第五凹槽和第六凹槽深度相同；所述第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽上下贯通；所述第四凹槽、第五凹槽和第六凹槽上下贯通。

优选的，所述第一环氧树脂和第六环氧树脂表面与第二圆弧状金属薄片表面平齐。

优选的，所述第二环氧树脂和第五环氧树脂表面与圆弧状金属连接片表面平齐。

优选的，所述第三环氧树脂和第四环氧树脂表面与第一圆弧状金属薄片表面平齐。

优选的，所述第一圆弧状金属薄片、圆弧状金属连接片和第二圆弧状金属薄片的材质均为不锈钢材。

优选的，所述第一圆弧状金属薄片、圆弧状金属连接片和第二圆弧状金属薄片的曲率半径均相同，且可根据被测钢筋直径的大小而改变。

有益效果：本发明的一种光纤光栅温度补偿方法及超薄微型钢筋应变计，利用相互成一微小角度的两根光纤的测量结果对应变测量结果进行补偿，同时还能得到测点的温度变化值，可大大减小基于光纤光栅传感原理的传感器的体积，提高传感器的集成度，可为其他光纤光栅类传感器的设计提供参考。基于本发明温度补偿方法设计的光纤光栅超薄微型钢筋应变计在测量钢筋应变的同时还能得到测点的温度，具有测量精度高、抗电磁干扰能力强、长期稳定性好等优点。将成一微小角度的裸光纤光栅直接粘贴于圆弧状金属薄片内侧表面凹槽内，传感器长度可在2厘米以内，宽度可在0.5厘米以内，厚度可在2毫米以内，传感器的尺寸微小，埋入后对原结构的影响可忽略不计。采用三块圆弧状金属薄片连接而成，结构简单，制作方便。安装时只需将传感器两端的端子点焊于被测钢筋表面或胶结于被测钢筋表面，埋设简单方便，且能保证被测钢筋与传感器协同变形；端子远离传感器内的环氧树脂，焊接也不会对环氧树脂的粘结产生影响。一种光纤光栅温度补偿方法及超薄微型钢筋应变计可广泛用于光纤光栅应变测试的温度补偿以及钢筋混凝土结构中钢筋应变的测试，应用前景广阔。

附图说明

图1是本发明的光纤光栅温度补偿几何关系图；

图2是本发明的光纤光栅温度补偿变形关系图；

图3是本发明的光纤光栅超薄微型钢筋应变计的结构示意图；

图4是图3中第一圆弧状金属薄片1、圆弧状金属连接片2和第二圆弧状金属薄片3的局部结构示意图；

图5是图3的A-A剖视图；

图中：第一圆弧状金属薄片1；圆弧状金属连接片2；第二圆弧状金属薄片3；第一裸光纤光栅4；第二裸光纤光栅5；第一尾纤6；第二尾纤7；第三尾纤8；第一环氧树脂9；第二环氧树脂10；第三环氧树脂11；第四环氧树脂12；第五环氧树脂13；第六环氧树脂14；第一凹槽15；第二凹槽16；第三凹槽17；第四凹槽18；第五凹槽19；第六凹槽20。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：

一种光纤光栅温度补偿方法及超薄微型钢筋应变计，包括光纤光栅温度补偿方法和光纤光栅超薄微型钢筋应变计；

一种光纤光栅温度补偿方法，利用两根光纤光栅，光纤光栅A的轴向与主应变方向的夹角为α，光纤光栅B的轴向与主应变方向的夹角为β，α和β可取为0°和90°之间的任意值，且α与β的绝对值不等。

如图1所示，取平行于主应变方向的标距长度为L，则在标距范围内，光纤光栅A的长度L_A和光纤光栅B的长度L_B分别为：

$\left\{\begin{array}{c}{L}_A=L/\cos \mathrm{\α}\\ L_B=L/\cos \mathrm{\β}\end{array}\right.---\left(1\right)$

如图2所示，设外部应变变化引起的平行于主应变方向的标距范围内的伸长量为ΔL，则光纤光栅A的伸长量ΔL_A和光纤光栅B的伸长量ΔL_B分别为：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ΔL}}_A=\mathrm{\Δ}L\cos \mathrm{\α}\\ \mathrm{\Δ}{L}_B=\mathrm{\Δ}L\cos \mathrm{\β}\end{array}\right.---\left(2\right)$

根据应变的定义，设外界应变变化为Δε，则光纤光栅A的应变变化量Δε_A和光纤光栅B的应变变化量Δε_B分别为：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\Δ\ϵ}}_A={\mathrm{\ΔL}}_A/L_A=\mathrm{\ΔL}{\cos }^2\mathrm{\α}/L=\mathrm{\Δ\ϵ}{\cos }^2\mathrm{\α}\\ {\mathrm{\Δ\ϵ}}_B={\mathrm{\ΔL}}_B/L_B={\mathrm{\Δ}L\cos }^2\mathrm{\β}/L=\mathrm{\Δ\ϵ}{\cos }^2\mathrm{\β}\end{array}\right.---\left(3\right)$

根据模耦合理论，光纤光栅中心波长与光纤光栅纤芯的有效折射率和光纤光栅栅距的关系为：

λ＝2n_eff·Λ          (4)

其中，λ是光纤光栅的中心波长；n_eff是光纤光栅纤芯的有效折射率；Λ是光纤光栅的栅距；反射光信号的中心波长λ跟光栅周期Λ和纤芯的有效折射率n_eff有关，外界温度变化和应变变化都会导致反射光中心波长的改变；光纤光栅的中心波长漂移Δλ与温度变化ΔT和应变变化Δε的关系为：

Δλ＝α_TΔT+α_εΔε         (5)

其中，α_T为光纤光栅的温度灵敏度系数，α_ε为光纤光栅的应变灵敏度系数；

光纤光栅A和光纤光栅B为同一批产品，温度灵敏度系数和应变灵敏度系数相同；结合式(3)和式(5)，在外界温度和应变影响下，光纤光栅A和光纤光栅B的中心波长变化量分别为：

Δλ_A＝α_TΔT+α_εΔεcos²α             (6)

Δλ_B＝α_TΔT+α_εΔεcos²β             (7)

综合式(6)和式(7)可得测点处的应变变化和温度变化分别为：

$\mathrm{\Δ\ϵ}=\frac{{\mathrm{\Δ\λ}}_A-{\text{\Δ\λ}}_B}{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{\ϵ}}({\cos }^2\mathrm{\α}-{\cos }^2\mathrm{\β})}---\left(8\right)$

$\mathrm{\ΔT}=\frac{{\mathrm{\Δ\λ}}_A-{\mathrm{\α}}_{\mathrm{\ϵ}}\mathrm{\Δ\ϵ}{\cos }^2\mathrm{\α}}{{\mathrm{\α}}_T}$ 或 $\mathrm{\ΔT}=\frac{{\mathrm{\Δ\λ}}_B-{\mathrm{\α}}_{\mathrm{\ϵ}}\mathrm{\Δ\ϵ}{\cos }^2\mathrm{\β}}{{\mathrm{\α}}_T}---\left(9\right)$

可见，通过测量两根光纤的中心波长漂移，利用两根光纤光栅之间的角度即实现对应变测量结果的温度补偿，还能得到测点处的温度变化值。在实际应用中，可将其中一根光纤与主应变方向平行，另一根光纤与主应变方向成一微小角度。

本实施例的光纤光栅超薄微型钢筋应变计如图3、图4和图5所示，包括第一圆弧状金属薄片1；圆弧状金属连接片2；第二圆弧状金属薄片3；第一裸光纤光栅4；第二裸光纤光栅5；第一尾纤6；第二尾纤7和第三尾纤8；其中，第一圆弧状金属薄片1上设第三凹槽17和第四凹槽18，圆弧状金属连接片2上设第二凹槽16和第五凹槽19，第二圆弧状金属薄片3上设第一凹槽15和第六凹槽20；第一凹槽15、第二凹槽16、第三凹槽17、第四凹槽18、第五凹槽19和第六凹槽20的深度相同；第三凹槽17与第四凹槽18、第二凹槽16与第五凹槽19、第一凹槽15与第六凹槽20在轴向上相互成一微小角度；第一圆弧状金属薄片1、圆弧状金属连接片2和第二圆弧状金属薄片3的厚度相同，第一圆弧状金属薄片1和第二圆弧状金属薄片3对称固定于圆弧状金属连接片2的两端，并使第一凹槽15、第二凹槽16和第三凹槽17上下贯通且第四凹槽18、第五凹槽19和第六凹槽20上下贯通，第一圆弧状金属薄片1内侧圆弧表面、圆弧状金属连接片2内侧圆弧表面和第二圆弧状金属薄片3内侧圆弧表面平齐；

第一裸光纤光栅4的光栅段去除涂覆层并从下往上依次穿过用酒精洗净后的第一凹槽15、第二凹槽16和第三凹槽17，在下端形成第一尾纤6，在上端形成第二尾纤7，施加一定的预应力使第一裸光纤光栅4保持平直且位于凹槽的中心。在第一凹槽内15内填入第一环氧树脂9，在第二凹槽16内填入第二环氧树脂10，在第三凹槽17内填入第三环氧树脂11，并使环氧树脂表面与对应金属薄片的表面平齐，加热使环氧树脂固定。使用相同的方法，将第二裸光纤光栅5固定于第四凹槽18、第五凹槽19和第六凹槽20内，在上端形成第三尾纤8，在第六凹槽20下端处将第二裸光纤光栅5截断。将第二尾纤7与第三尾纤8焊接连接。

在测量时，将钢筋应变计两端的端子电焊或胶结于被测钢筋表面即可保证被测钢筋与钢筋应变计协同变形，安装埋设方便。在应变计和钢筋之间的缝隙内填入环氧树脂，防止在钢筋混凝土浇筑过程中混凝土浆体渗入应变计和钢筋之间的缝隙，影响测量精确度。在测量过程中，第一裸光纤光栅4和第二裸光纤光栅5在外界温度以及被测钢筋应变的作用下发生中心波长漂移，利用公式(8)和(9)即可对测试结果进行温度补偿，得到被测钢筋的应变变化和测点处的温度变化。

Claims (10)

1.一种光纤光栅温度补偿方法，其特征在于包括以下步骤：

1)利用两根光纤光栅，光纤光栅A的轴向与主应变方向的夹角为α，光纤光栅B的轴向与主应变方向的夹角为β，α和β可取为0°和90°之间的任意值，且α与β的绝对值不等；

取平行于主应变方向的标距长度为L，则在标距范围内，光纤光栅A的长度L_A和光纤光栅B的长度L_B分别为：

$\left\{\begin{array}{c}{L}_A=L/\cos \mathrm{\α}\\ L_B=L/\cos \mathrm{\β}\end{array}\right.---\left(1\right)$

设外部应变变化引起的平行于主应变方向的标距范围内的伸长量为ΔL，则光纤光栅A的伸长量ΔL_A和光纤光栅B的伸长量ΔL_B分别为：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ΔL}}_A=\mathrm{\Δ}L\cos \mathrm{\α}\\ \mathrm{\Δ}{L}_B=\mathrm{\Δ}L\cos \mathrm{\β}\end{array}\right.---\left(2\right)$

2)根据应变的定义，设外界应变变化为Δε，则光纤光栅A的应变变化量Δε_A和光纤光栅B的应变变化量Δε_B分别为：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\Δ\ϵ}}_A={\mathrm{\ΔL}}_A/L_A=\mathrm{\ΔL}{\cos }^2\mathrm{\α}/L=\mathrm{\Δ\ϵ}{\cos }^2\mathrm{\α}\\ {\mathrm{\Δ\ϵ}}_B={\mathrm{\ΔL}}_B/L_B={\mathrm{\Δ}L\cos }^2\mathrm{\β}/L=\mathrm{\Δ\ϵ}{\cos }^2\mathrm{\β}\end{array}\right.---\left(3\right)$

3)根据模耦合理论，光纤光栅中心波长与光纤光栅纤芯的有效折射率和光纤光栅栅距的关系为：

λ＝2n_eff·Λ       (4)

其中，λ是光纤光栅的中心波长；n_eff是光纤光栅纤芯的有效折射率；Λ是光纤光栅的栅距；反射光信号的中心波长λ跟光栅周期Λ和纤芯的有效折射率n_eff有关，外界温度变化和应变变化都会导致反射光中心波长的改变；光纤光栅的中心波长漂移Δλ与温度变化ΔT和应变变化Δ_ε的关系为：

Δλ＝α_TΔT+α_εΔε    (5)

其中，α_T为光纤光栅的温度灵敏度系数，α_ε为光纤光栅的应变灵敏度系数；

4)光纤光栅A和光纤光栅B为同一批产品，温度灵敏度系数和应变灵敏度系数相同；结合式(3)和式(5)，在外界温度和应变影响下，光纤光栅A和光纤光栅B的中心波长变化量分别为：

Δλ_A＝α_TΔT+α_εΔεcos²α         (6)

Δλ_B＝α_TΔT+α_εΔεcos²β         (7)

综合式(6)和式(7)可计算得出测点处的应变变化和温度变化分别为：

$\mathrm{\Δ\ϵ}=\frac{{\mathrm{\Δ\λ}}_A-{\text{\Δ\λ}}_B}{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{\ϵ}}({\cos }^2\mathrm{\α}-{\cos }^2\mathrm{\β})}---\left(8\right)$

$\mathrm{\ΔT}=\frac{{\mathrm{\Δ\λ}}_A-{\mathrm{\α}}_{\mathrm{\ϵ}}\mathrm{\Δ\ϵ}{\cos }^2\mathrm{\α}}{{\mathrm{\α}}_T}$ 或 $\mathrm{\ΔT}=\frac{{\mathrm{\Δ\λ}}_B-{\mathrm{\α}}_{\mathrm{\ϵ}}\mathrm{\Δ\ϵ}{\cos }^2\mathrm{\β}}{{\mathrm{\α}}_T}---\left(9\right)$

5)通过测量两根光纤的中心波长漂移，利用两根光纤光栅之间的角度即实现对应变测量结果的温度补偿，还能得到测点处的温度变化值。

2.一种光纤光栅超薄微型钢筋应变计，其特征在于：包括第一圆弧状金属薄片(1)，圆弧状金属连接片(2)，第二圆弧状金属薄片(3)，第一裸光纤光栅(4)，第二裸光纤光栅(5)，第一尾纤(6)，第二尾纤(7)和第三尾纤(8)；其中第一圆弧状金属薄片(1)上设第三凹槽(17)和第四凹槽(18)，圆弧状金属连接片(2)上设第二凹槽(16)和第五凹槽(19)，第二圆弧状金属薄片(3)上设第一凹槽(15)和第六凹槽(20)；第一圆弧状金属薄片(1)和第二圆弧状金属薄片(3)对称固定于圆弧状金属连接片(2)的两端；第一裸光纤光栅(4)从下往上依次穿过第一凹槽(15)、第二凹槽(16)和第三凹槽(17)，在下端形成第一尾纤(6)，在上端形成第二尾纤(7)，并在第一凹槽(15)内填充有第一环氧树脂(9)，在第二凹槽(16)内填充有第二环氧树脂(10)，在第三凹槽(17)内填充有第三环氧树脂(11)；第二裸光纤光栅(5)从上往下依次穿过第四凹槽(18)、第五凹槽(19)和第六凹槽(20)，在上端形成第三尾纤(8)，在下端与第六凹槽(20)下端平齐处截断，第四凹槽(18)、第五凹槽(19)和第六凹槽(20)内分别填充有第四环氧树脂(12)、第五环氧树脂(13)和第六环氧树脂(14)；第二尾纤(7)与第三尾纤(8)焊接连接。

3.根据权利要求2所述的光纤光栅超薄微型钢筋应变计，其特征在于：所述第一圆弧状金属薄片(1)厚度、圆弧状金属连接片(2)厚度和第二圆弧状金属薄片(3)厚度相同。

4.根据权利要求2所述的光纤光栅超薄微型钢筋应变计，其特征在于：所述第一圆弧状金属薄片(1)内侧圆弧表面、圆弧状金属连接片(2)内侧圆弧表面和第二圆弧状金属薄片(3)内侧圆弧表面平齐。

5.根据权利要求2所述的光纤光栅超薄微型钢筋应变计，其特征在于：所述第一凹槽(15)与第六凹槽(20)之间具有夹角，第二凹槽(16)与第五凹槽(19)之间具有夹角，第三凹槽(17)与第四凹槽(18)之间具有夹角。

6.根据权利要求2所述的光纤光栅超薄微型钢筋应变计，其特征在于：所述第一凹槽(15)、第二凹槽(16)、第三凹槽(17)、第四凹槽(18)、第五凹槽(19)和第六凹槽(20)的深度相同，第一凹槽(15)、第二凹槽(16)和第三凹槽(17)上下贯通，第四凹槽(18)、第五凹槽(19)和第六凹槽(20)上下贯通。

7.根据权利要求2所述的光纤光栅超薄微型钢筋应变计，其特征在于：所述第一环氧树脂(9)和第六环氧树脂(14)表面与第二圆弧状金属薄片(3)表面平齐，所述第二环氧树脂(10)和第五环氧树脂(13)表面与圆弧状金属连接片(2)表面平齐。

8.根据权利要求2所述的光纤光栅超薄微型钢筋应变计，其特征在于：所述第三环氧树脂(11)和第四环氧树脂(12)表面与第一圆弧状金属薄片(1)表面平齐。

9.根据权利要求2所述的光纤光栅超薄微型钢筋应变计，其特征在于：所述第一圆弧状金属薄片(1)、圆弧状金属连接片(2)和第二圆弧状金属薄片(3)的材质均为不锈钢材。

10.根据权利要求2所述的光纤光栅超薄微型钢筋应变计，其特征在于：所述第一圆弧状金属薄片(1)、圆弧状金属连接片(2)和第二圆弧状金属薄片(3)的曲率半径均相同。