CN110319785A - 一种基于多芯阵列光栅的光纤带应变传感器 - Google Patents

一种基于多芯阵列光栅的光纤带应变传感器 Download PDF

Info

Publication number
CN110319785A
CN110319785A CN201910348857.5A CN201910348857A CN110319785A CN 110319785 A CN110319785 A CN 110319785A CN 201910348857 A CN201910348857 A CN 201910348857A CN 110319785 A CN110319785 A CN 110319785A
Authority
CN
China
Prior art keywords
optical fiber
cambered surface
strain transducer
fibre ribbon
transducer based
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910348857.5A
Other languages
English (en)
Inventor
梁磊
易铮
王慧
朱振华
徐刚
吴慧峰
王仁亮
蔡彦璞
周雄兵
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan University of Technology WUT
Original Assignee
Wuhan University of Technology WUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan University of Technology WUT filed Critical Wuhan University of Technology WUT
Priority to CN201910348857.5A priority Critical patent/CN110319785A/zh
Publication of CN110319785A publication Critical patent/CN110319785A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
    • G01B11/165—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge by means of a grating deformed by the object
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
    • G01B11/18—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge using photoelastic elements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Optical Transform (AREA)

Abstract

一种基于多芯阵列光栅的光纤带应变传感器，其包括固化体及其内部并排布置的多根光纤，光纤两两相互平行，单根光纤上沿其轴向依次设置有多个光栅，每根光纤上光栅的栅距相同或不同，光纤的涂覆层上可涂抹有光纤指示色，一根光纤对应一种光纤指示色，每根光纤的指示色各不相同。本设计不仅结构强度较高、不易折损断裂，而且能实现多点测量，工作效率较高。

Description

一种基于多芯阵列光栅的光纤带应变传感器
技术领域
本发明涉及一种传感器，属于光纤传感器领域，尤其涉及一种基于多芯阵列光栅的光纤带应变传感器。
背景技术
近年来，光纤光栅在光纤通信和光纤传感等领域发展极为迅速。基于普通的石英光纤光栅研制的应变传感器，具有灵敏度高、体积小、耐腐蚀、抗电磁辐射等优点，但由于在低温、辐照、磁场等恶劣环境下，普通的单光纤光栅应变传感器容易发生断裂折损，其应用收到限制。
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本专利申请的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的结构强度较低、容易折损断裂的缺陷与问题，提供一种结构强度较高、不易折损断裂的基于多芯阵列光栅的光纤带应变传感器。
为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种基于多芯阵列光栅的光纤带应变传感器；所述光纤带应变传感器包括固化体及其内部并排布置的多根光纤，光纤两两相互平行，单根光纤上沿其轴向依次设置有多个光栅。
所述固化体内光纤的数量为4、6、8、12或24根。
所述单根光纤上光栅的栅距相同或不同。
所述单根光纤上光栅的数量为四个。
所述光纤的涂覆层上涂抹有光纤指示色，一根光纤对应一种光纤指示色，每根光纤的指示色各不相同。
所述光纤指示色与涂覆层相容。
所述固化体的制造材料为UV固化粘结材料。
所述固化体包括体顶平面、体左弧面、体底平面与体右弧面，所述体顶平面与体底平面相互平行，体左弧面、体右弧面正对设置，体左弧面的上下两端分别与体顶平面、体底平面的左端相连接，体右弧面的上下两端分别与体顶平面、体底平面的右端相连接，体左弧面、体右弧面均为外凸的弧形结构；所述固化体上位于体顶平面、体左弧面、体底平面、体右弧面所围成的部位内设置有并排布置的多根光纤。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明一种基于多芯阵列光栅的光纤带应变传感器中，在固化体的内部并排布置有多根光纤，光纤两两相互平行，固化体、光纤相互结合为一体结构，与现有技术采用的单光纤相比，本设计的结构强度大大增加，不易折损断裂，更能满足在恶劣环境中的测量需要。因此，本发明不仅结构强度较高，而且不易折损断裂。
2、本发明一种基于多芯阵列光栅的光纤带应变传感器中，固化体内并排布置有多根光纤，每一单根光纤上都沿其轴向依次设置有多个光栅，栅距根据现场实际情况制定，由此实现了一个光纤带应变传感器进行多点应变测量，使得只需要采用一根光纤带应变传感器，即可实现多个传感器的准分布式测量，不仅能够大大减少人力物力，提高工作效率，而且针对负载有要求的被测量装置，可大大实现传感器的轻量化。因此，本发明不仅重量较轻，而且能进行多点测量，工作效率较高。
3、本发明一种基于多芯阵列光栅的光纤带应变传感器中，可在每根光纤的涂覆层上涂抹有不同的光纤指示色，每根光纤都对应一种专属的光纤指示色，使得相互之间不易混淆，此时，凭借颜色就能区分每根光纤，非常方便测量和标记，利于提高工作效率。因此，本发明的指示性较强，工作效率较高。
4、本发明一种基于多芯阵列光栅的光纤带应变传感器中，主要包括固化体及其内部设置的光纤，每根光纤上设置有多个光栅，实现了全光纤测量，与当前大部分健康监测传感器仍采用传统的电子传感器相比，本发明具有抗电磁干扰、测量距离远、信号易传输、易复用、稳定性好等优点，很适合于应用于健康监测。因此，本发明能实现全光纤测量，便于健康监测。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的剖视图。
图3是本发明与普通光纤光栅的应用对比图。
图中：固化体1、光纤2、光栅3、体顶平面4、体左弧面5、体底平面6、体右弧面7。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图1―图3，一种基于多芯阵列光栅的光纤带应变传感器；所述光纤带应变传感器包括固化体1及其内部并排布置的多根光纤2，光纤2两两相互平行，单根光纤2上沿其轴向依次设置有多个光栅3。
所述固化体1内光纤2的数量为4、6、8、12或24根。
所述单根光纤2上光栅3的栅距相同或不同。
所述单根光纤2上光栅3的数量为四个。
所述光纤2的涂覆层上涂抹有光纤指示色，一根光纤2对应一种光纤指示色，每根光纤2的指示色各不相同。
所述光纤指示色与涂覆层相容。
所述固化体1的制造材料为UV固化粘结材料。
所述固化体1包括体顶平面4、体左弧面5、体底平面6与体右弧面7，所述体顶平面4与体底平面6相互平行，体左弧面5、体右弧面7正对设置，体左弧面5的上下两端分别与体顶平面4、体底平面6的左端相连接，体右弧面7的上下两端分别与体顶平面4、体底平面6的右端相连接，体左弧面5、体右弧面7均为外凸的弧形结构；所述固化体1上位于体顶平面4、体左弧面5、体底平面6、体右弧面7所围成的部位内设置有并排布置的多根光纤2。
本发明的原理说明如下：
本发明可以监测恶劣环境下的大应变，可应用于像土木工程、航天、大型机械设备的应变，其可靠性和寿命都大大提高。应用时，本发明中的光纤应平行排列，不得交叉，相邻的光纤应相互靠近，中心线应保持平直，确保彼此相互平行和共面。此外，光纤的表面应色泽均匀，无损伤和花斑，涂覆层无脱落、起皱现象，没有目视可见的气泡。
实施例1：
参见图1与图2，一种基于多芯阵列光栅的光纤带应变传感器，其包括固化体1及其内部并排布置的多根光纤2，光纤2两两相互平行，单根光纤2上沿其轴向依次设置有多个光栅3。
根据实际应变点位置和距离以及客户需要，确定本发明中并列布置的光纤2的具体数量，以及每个光纤2上光栅的数量与栅区的距离。
应用时，先将本发明根据待测点位置平铺上去，并利用粘结材料（如环氧树脂）将其粘牢，粘结过程中应保证粘结材料均匀分布，由于本发明与待测体的接触面积较大，所以为了保证粘结牢固，在涂抹完粘结材料后，需要轻轻按压直至粘结材料全部凝固，然后在本发明的表面涂上保护物（如702硅橡胶），以起到保护和缓冲的作用，增加其可靠性和耐久性。最后，将本发明中光纤2的尾纤部分依次连接跳线，然后接上光纤光栅解调仪，确保各个光路正常后即可实现本发明的测量应用。
如果横向布点较多且距离较远，可采用多个本发明平铺至待测点的方式进行测量。经试验可知，本发明可实现大量程应变的测量。此外，通过试验，得出本发明能够提高衰减温度特性和热老化性能，适用于在恶劣环境中测量大应变的需求。
实施例2：
参见图3，为验证本发明的应变传递率的可靠性，采用单一变量原则，将本发明与普通光纤光栅粘贴于工字型板梁上进行拉伸试验，并根据试验结果绘制图3，由图3可知，本发明的应变传递率和重复性与普通光纤光栅无异。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于多芯阵列光栅的光纤带应变传感器，其特征在于：所述光纤带应变传感器包括固化体（1）及其内部并排布置的多根光纤（2），光纤（2）两两相互平行，单根光纤（2）上沿其轴向依次设置有多个光栅（3）。
2.根据权利要求1所述的一种基于多芯阵列光栅的光纤带应变传感器，其特征在于：所述固化体（1）内光纤（2）的数量为4、6、8、12或24根。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于多芯阵列光栅的光纤带应变传感器，其特征在于：所述单根光纤（2）上光栅（3）的栅距相同或不同。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于多芯阵列光栅的光纤带应变传感器，其特征在于：所述单根光纤（2）上光栅（3）的数量为四个。
5.根据权利要求1或2所述的一种基于多芯阵列光栅的光纤带应变传感器，其特征在于：所述光纤（2）的涂覆层上涂抹有光纤指示色，一根光纤（2）对应一种光纤指示色，每根光纤（2）的指示色各不相同。
6.根据权利要求4所述的一种基于多芯阵列光栅的光纤带应变传感器，其特征在于：所述光纤指示色与涂覆层相容。
7.根据权利要求1或2所述的一种基于多芯阵列光栅的光纤带应变传感器，其特征在于：所述固化体（1）的制造材料为UV固化粘结材料。
8.根据权利要求1或2所述的一种基于多芯阵列光栅的光纤带应变传感器，其特征在于：所述固化体（1）包括体顶平面（4）、体左弧面（5）、体底平面（6）与体右弧面（7），所述体顶平面（4）与体底平面（6）相互平行，体左弧面（5）、体右弧面（7）正对设置，体左弧面（5）的上下两端分别与体顶平面（4）、体底平面（6）的左端相连接，体右弧面（7）的上下两端分别与体顶平面（4）、体底平面（6）的右端相连接，体左弧面（5）、体右弧面（7）均为外凸的弧形结构；所述固化体（1）上位于体顶平面（4）、体左弧面（5）、体底平面（6）、体右弧面（7）所围成的部位内设置有并排布置的多根光纤（2）。
CN201910348857.5A 2019-04-28 2019-04-28 一种基于多芯阵列光栅的光纤带应变传感器 Pending CN110319785A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910348857.5A CN110319785A (zh) 2019-04-28 2019-04-28 一种基于多芯阵列光栅的光纤带应变传感器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910348857.5A CN110319785A (zh) 2019-04-28 2019-04-28 一种基于多芯阵列光栅的光纤带应变传感器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110319785A true CN110319785A (zh) 2019-10-11

Family

ID=68113082

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910348857.5A Pending CN110319785A (zh) 2019-04-28 2019-04-28 一种基于多芯阵列光栅的光纤带应变传感器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110319785A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114509152A (zh) * 2022-02-18 2022-05-17 武汉理工大学 基于并带光栅阵列的水听器和制造方法及声压检测方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011175100A (ja) * 2010-02-24 2011-09-08 Fujikura Ltd 多心テープ心線及び光ケーブル
CN203337876U (zh) * 2013-07-04 2013-12-11 深圳市特发信息股份有限公司 一种可以快分接续的光纤带
US20140022529A1 (en) * 2012-07-23 2014-01-23 King Fahd University Of Petroleum And Minerals Structural material with embedded sensors
CN107533204A (zh) * 2015-06-22 2018-01-02 株式会社藤仓 光纤带、光缆以及光纤芯线
CN108317965A (zh) * 2018-01-31 2018-07-24 北京航天控制仪器研究所 一种具有光纤光栅的测量形变结构和方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011175100A (ja) * 2010-02-24 2011-09-08 Fujikura Ltd 多心テープ心線及び光ケーブル
US20140022529A1 (en) * 2012-07-23 2014-01-23 King Fahd University Of Petroleum And Minerals Structural material with embedded sensors
CN203337876U (zh) * 2013-07-04 2013-12-11 深圳市特发信息股份有限公司 一种可以快分接续的光纤带
CN107533204A (zh) * 2015-06-22 2018-01-02 株式会社藤仓 光纤带、光缆以及光纤芯线
CN108317965A (zh) * 2018-01-31 2018-07-24 北京航天控制仪器研究所 一种具有光纤光栅的测量形变结构和方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
姜德生等: "《智能材料 器件 结构与应用》", 31 March 2000, 武汉工业大学出版社 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114509152A (zh) * 2022-02-18 2022-05-17 武汉理工大学 基于并带光栅阵列的水听器和制造方法及声压检测方法
CN114509152B (zh) * 2022-02-18 2022-11-29 武汉理工大学 基于并带光栅阵列的水听器和制造方法及声压检测方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lau et al. Strain monitoring in composite-strengthened concrete structures using optical fibre sensors
CN105181193B (zh) 光纤光栅六维力传感器及其主体结构和测量方法
CN101435779B (zh) 基于光纤布里渊传感的智能钢绞线及其制备与全尺度监测方法
CN105115438B (zh) 一种光纤传感系统温度补偿方法
CN204854656U (zh) 基于光纤光栅的双向测斜传感器
CN108317965A (zh) 一种具有光纤光栅的测量形变结构和方法
KR101465156B1 (ko) 최대 변형률 측정을 위한 fbg 센서, 제조방법 및 사용방법
CN107121158B (zh) 一种内封式悬臂梁光纤光栅传感器
CN109196394A (zh) 利用光纤光栅传感器的位移检测装置及其灵敏度、耐久性的调节方法
CN103940359B (zh) 一种光纤光栅差动应变片及其制作和使用方法
CN107255735A (zh) 一种抗强电磁干扰的三维光纤加速度传感器
CN207147667U (zh) 一种碳纤维预浸料封装的回形带状传感器
CN103791850A (zh) 集成温度自补偿的光纤光栅应变传感器及其用于监测拉索索力的方法
CN104196258A (zh) 一种基于光纤光栅传感技术的后张预应力智能加固体系
CN107246931B (zh) 一种光纤光栅横向受力应变传感器及检测方法
CN205785609U (zh) 一种基于碳纤维封装的光纤光栅应力传感器
CN110319785A (zh) 一种基于多芯阵列光栅的光纤带应变传感器
CN110118539A (zh) 一种克服温度干扰的光纤倾角传感器及方法
CN114137273A (zh) Fbg级联光纤复合结构的消除温度敏感电流传感装置
CN209746025U (zh) 一种基于双光纤光栅的电流测量系统
CN201844898U (zh) 一种温度自补偿光纤光栅杆力传感器
CN107990837A (zh) 一种光纤光栅应变传感器
CN103528733A (zh) 实时监测柔性绳索载荷和温度的梭形传感器
CN206891393U (zh) 一种防屈曲光纤光栅应变传感器
CN206430704U (zh) 基于椭圆环的光纤光栅三维应变传感器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20191011

RJ01 Rejection of invention patent application after publication