CN115325954A - 一种用于高温应变测量的光纤光栅传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于高温应变测量的光纤光栅传感器，包括基板、设于基板上的第一隔热结构以及设于基板上且位于第一隔热结构左右两侧的支撑块，左右侧第二隔热结构对应穿过左右侧支撑块，与第一隔热结构的左右侧开口对准；光纤光栅依次穿过左右两侧的第二隔热结构，左右两侧的第二隔热结构间隔设置，两者之间的光纤光栅段为栅区；光纤光栅分别与两个第二隔热结构的外端口固定连接；栅区以及两个第二隔热结构中的对应部分均悬空设于第一隔热结构内；在待测物发生应变时，带动对应第二隔热结构移动，从而带动光纤光栅拉伸；根据栅区的拉伸量，来确定待测物的应变。本发明结构简单，在高温环境下对光纤光栅的保护隔热效果良好，可实现应变精确测量。

Description

一种用于高温应变测量的光纤光栅传感器

技术领域

本发明属于传感器领域，具体涉及一种用于高温应变测量的光纤光栅传感器。

背景技术

高温环境下的大应变测量一直是一项难题，因为材料、结构在高温服役环境下的力学性能与常温环境下的相比具有显著差别，高温会使材料、结构的力学性能退化，会降低结构的安全性、可靠性。传统高温应变测量技术一般采用电阻应变片，但是应变片是陶瓷材料，在高温环境下极易氧化，严重影响测量精度，且电阻应变片受电磁干扰严重，会对测试结果造成影响。光纤光栅传感器属于光纤传感器的一种，基于光纤光栅的传感过程是通过外界物理参量对光纤布拉格(Bragg)波长的调制来获取传感信息，是一种波长调制型光纤传感器，光纤光栅传感器可以实现对温度、应变等物理量的直接测量。

现有的光纤光栅传感器在高温环境下测量应变时，由于超高的温度会对光纤本身和栅区部分造成损坏，难以达到测量目的；并且过于繁琐的保护隔热和封装结构不利于现场的安装。

发明内容

本发明提供一种用于高温应变测量的光纤光栅传感器，以解决目前光纤光栅传感器在高温环境下测量应变时，高温易对光纤光栅造成损坏以及现有保护隔热和封装结构复杂，不利于现场安装的问题。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种用于高温应变测量的光纤光栅传感器，包括基板、设于所述基板上的第一隔热结构以及设于所述基板上且位于所述第一隔热结构左右两侧的支撑块，左侧第二隔热结构穿过左侧支撑块后，与所述第一隔热结构的左侧开口对准，右侧第二隔热结构穿过右侧支撑块后，与所述第一隔热结构的右侧开口对准；光纤光栅依次穿过左右两侧的第二隔热结构，所述左右两侧的第二隔热结构在所述光纤光栅上间隔设置，两者之间的光纤光栅段为栅区；所述光纤光栅分别在左侧第二隔热结构的入口处以及右侧第二隔热结构的出口处，与对应第二隔热结构固定连接；所述栅区以及左右两侧第二隔热结构中的对应部分均悬空设于所述第一隔热结构内；所述左右两侧第二隔热结构连接待测物，在所述待测物发生应变时，带动对应第二隔热结构移动，从而使该对应第二隔热结构带动所述光纤光栅拉伸；根据所述栅区的拉伸量，来确定所述待测物的应变。

在一种可选的实现方式中，所述栅区以及左右两侧第二隔热结构暴露在空气中；

将所述栅区以及左右两侧第二隔热结构的对应部分设于所述第一隔热结构内，可将光纤光栅的左右两部分分别划分成三区段，其中所述光纤光栅每部分的三区段中中间区段的隔热效果最好，由此可使沿线光纤光栅快速达到热平衡，从而保证沿线光纤光栅的拉伸性能一致。

在另一种可选的实现方式中，通过增大所述左右两侧第二隔热结构设于所述第一隔热结构中的对应部分的长度，提高沿线光纤光栅的隔热防护效果。

在另一种可选的实现方式中，所述基板上开设有位于所述第一隔热结构左右两侧的滑动通孔，分别与所述左右两侧第二隔热结构连接的支撑柱穿过对应的滑动通孔与一底座连接；所述底座固定在待测物上，在所述待测物发生应变时，所述底座带动对应支撑柱沿着对应滑动通孔滑动，从而带动对应第二隔热结构移动，使所述光纤光栅出现拉伸。

在另一种可选的实现方式中，所述第一隔热结构和第二隔热结构均为圆筒套管，所述光纤光栅、第一隔热结构和第二隔热结构同轴，位于所述第一隔热结构两侧的支撑块相对于所述第一隔热结构的轴心左右对称，所述基板上位于所述第一隔热结构两侧的滑动通孔相对于所述第一隔热结构的轴心左右对称；

所述栅区与所述第一隔热结构的轴心重叠，位于所述第一隔热结构两侧的第二隔热结构相对于所述第一隔热结构的轴心左右对称，此时位于所述第一隔热结构两侧的底座相对于所述第一隔热结构的轴心左右对称。

在另一种可选的实现方式中，所述待测物发生上下方向的应变，所述待测物上底座之间区域的最大应变发生在所述区域的中心位置处，此时所述基板及其上结构水平设置，所述基板及其上结构的重量不会对所述光纤光栅的拉伸量造成的影响。

在另一种可选的实现方式中，对所述基板及其上结构的尺寸大小以及制备材料进行设计，使得所述基板及其上结构的尺寸和重量减小，如此在应变测量中即便所述基板及其上结构发生倾斜，对所述光纤光栅的拉伸量造成的影响也会很小，即，当所述待测物上底座之间区域的最大应变发生在该区域的非中心位置处时，也可用所述传感器进行应变测量。

在另一种可选的实现方式中，所述基板上还设有支撑座，所述第一隔热结构设置在所述支撑座上；所述左右两侧第二隔热结构的正对所述基板的一侧分别与对应的支撑柱固定连接；所述左右两侧支撑块中对应供左右两侧第二隔热结构穿过的横向通孔，与所述第二隔热结构的形状匹配，以保证所述第二隔热结构在所述底座的带动下顺利滑动，同时避免所述底座未移动时所述第二隔热结构出现自由滑动。

在另一种可选的实现方式中，所述底座、支撑柱、基板、支撑座、支撑块、第一隔热结构和第二隔热结构均由隔热材料制成。

在另一种可选的实现方式中，初始状态下，所述光纤光栅依次穿过左右两侧的第二隔热结构，并分别与左侧第二隔热结构的入口、右侧第二隔热结构的出口连接后，位于所述第一隔热结构左侧的支撑柱与左侧滑动通孔的右侧抵接，位于所述第一隔热结构右侧的支撑柱与右侧滑动通孔的左侧抵接。

本发明的有益效果是：

1、本发明利用第一隔热结构和第二隔热结构不仅可以对沿线光纤光栅进行隔热，而且两者之间的位置关系设计，还可以使沿线光纤光栅快速达到热平衡，避免高温长时间作用于沿线光纤光栅的某一部分，造成该部分出现性能损伤，从而可以保证沿线光纤光栅的拉伸性能一致，提高在高温环境下应变测量的准确性；本发明通过在左侧第二隔热结构的入口处，将光纤光栅与左侧第二隔热结构固定连接，在右侧第二隔热结构的出口处，将光纤光栅与右侧第二隔热结构固定连接，可以保证栅区散热，实现沿线光纤光栅快速达到热平衡；本发明在进行应变测量时，只需要将左右两侧第二隔热结构连接待测物，在待测物发生应变时，待测物带动对应第二隔热结构移动，从而带动光纤光栅拉伸，由光纤光栅的拉伸量来反应待测物的应变，本发明结构和测量原理简单，且在安装时只需要使左右两侧第二隔热结构与待测物连接即可，现场安装比较方便；本发明利用栅区的拉伸量来确定待测物的应变，可以提高应变测量准确度和精度，并扩大应变测量范围；

2、本发明通过增大所述左右两侧第二隔热结构设于所述第一隔热结构中的对应部分的长度，可以进一步提高沿线光纤光栅重新达到热平衡的速度，从而进一步提高沿线光纤光栅的隔热防护效果；

3、本发明在基板上开设位于第一隔热结构左右两侧的滑动通孔，使分别与左右两侧第二隔热结构连接的支撑柱穿过对应的滑动通孔与一底座连接，当底座固定到待测物上后，支撑块、基板以及固定在基板上的第一隔热结构相当于通过支撑块悬挂于第二隔热结构上，如此在保证不影响第二隔热结构相对于支撑块的移动的同时，可以避免支撑块绕着第二隔热结构转动，此外滑动通孔也可以进一步限制支撑块绕着第二隔热结构转动；

4、本发明可适用于待测物上底座之间区域的最大应变发生在所述区域的中心位置的场景；

5、本发明通过基板及其上结构的尺寸大小以及制备材料进行设计，使得所述基板及其上结构的尺寸和重量减小，如此在应变测量中即便所述基板及其上结构发生倾斜，对所述光纤光栅的拉伸量造成的影响也会很小，由此本发明也可适用于待测物上底座之间区域的最大应变发生在该区域的非中心位置的场景；

6、本发明设定初始状态下，位于所述第一隔热结构左侧的支撑柱与左侧滑动通孔的右侧抵接，位于所述第一隔热结构右侧的支撑柱与右侧滑动通孔的左侧抵接，如此不仅可以方便光纤光栅的组装，而且可以保证栅区的拉伸测量范围。

附图说明

图1是本发明用于高温应变测量的光纤光栅传感器的一个实施例主视图；

图2是本发明用于高温应变测量的光纤光栅传感器的一个实施例立体结构示意图；

图3是本发明用于高温应变测量的光纤光栅传感器的局部结构示意图；

图4是本发明用于高温应变测量的光纤光栅传感器的正剖视图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例中技术方案作进一步详细的说明。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

参见图1，为本发明用于高温应变测量的光纤光栅传感器的一个实施例结构示意图。结合图2至图4所示，该光纤光栅传感器可以包括基板5、设于所述基板5上的第一隔热结构4以及设于所述基板5上且位于所述第一隔热结构4左右两侧的支撑块3，左侧第二隔热结构2穿过左侧支撑块3(穿过左侧支撑块3上开设的平行于基板5的横向通孔13)后，与所述第一隔热结构4的左侧开口对准，右侧第二隔热结构2穿过右侧支撑块3(穿过左侧支撑块3上开设的平行于基板5的横向通孔13)后，与所述第一隔热结构4的右侧开口对准；光纤光栅1依次穿过左右两侧的第二隔热结构2，如图3所示，所述左右两侧的第二隔热结构2在所述光纤光栅1上间隔设置，两者之间的光纤光栅段为栅区10；所述光纤光栅分别在左侧第二隔热结构2的入口处11以及右侧第二隔热结构2的出口处14，与对应第二隔热结构2固定连接(例如在左侧第二隔热结构2的入口处和右侧第二隔热结构2的出口处，对光纤光栅1进行封胶)；所述栅区10以及左右两侧第二隔热结构2中的对应部分均悬空设于所述第一隔热结构4内，与所述第一隔热结构4间隔设置(如图3所示)；所述左右两侧第二隔热结构2连接待测物，在所述待测物发生应变时，带动对应第二隔热结构2移动，从而使该对应第二隔热结构2带动所述光纤光栅1拉伸；根据所述栅区10的拉伸量，来确定所述待测物的应变(其中也可以根据栅区10的拉伸量变化，来确定所述待测物的应变)。

本实施例中，所述栅区10以及左右两侧第二隔热结构2均暴露在空气中，将所述栅区以及左右两侧第二隔热结构的对应部分设于所述第一隔热结构内，可将光纤光栅的左右两部分分别划分成三区段，其中所述光纤光栅每部分的三区段中，中间区段的隔热效果最好，由此可使沿线光纤光栅快速达到热平衡，从而保证沿线光纤光栅的拉伸性能一致。具体地，本发明设置有第一隔热结构以及分别穿过第一隔热结构左右两侧支撑块的第二隔热结构，左右两侧的第二隔热结构中分别有一部分设于第一隔热结构内，位于第一隔热结构内的左右两侧第二隔热结构的内侧相对端间隔设置，而光纤光栅依次穿过左右两侧的第二隔热结构后会有部分暴露在外，该部分被称为栅区。可见，本发明沿线光纤光栅的左右两部分被隔热结构分别分隔成了三个区段：第一区段是直接暴露在外，与第一隔热结构间隔设置的栅区；第二区段是穿设在该第二隔热结构中后，设在第一隔热结构内的该部分；第三区段是穿设在第二隔热结构中后，未设在第一隔热结构内的该部分。由于第二区段同时由第一隔热结构和第二隔热结构进行隔热防护，第三区段仅由第二隔热结构进行隔热防护，因此第二区段比第三区段的隔热防护效果好，同样地，由于第二区段同时由第一隔热结构和第二隔热结构进行隔热防护，而栅区仅由第一隔热结构进行隔热防护，因此第二部分同样比栅区的隔热防护效果好。

由于光纤光栅在沿线形成了隔热防护梯度，光纤光栅的第三区段和栅区相比于第二区段的隔热防护效果更差，也就是说，在温度升高，光纤光栅重新达到热平衡之前，第三区段和栅区的温度更高，中间的第二区段的温度更低。相比于将栅区、第二区段和第三区段的隔热防护效果设计成逐渐降低，热量逐步沿着栅区、第二区段和第三区段传递，从而达到热平衡，本发明使位于中间的第二区段的隔热效果优于栅区和第三部分(即在升温时中间的第二部分的温度低于栅区和第三部分)，可以使沿线光纤光栅快速达到热平衡，由此可见本发明利用第一隔热结构和第二隔热结构不仅可以对沿线光纤光栅进行隔热保护，而且两者之间的位置关系设计，还可以使沿线光纤光栅快速达到热平衡，避免高温长时间作用于沿线光纤光栅的某一部分，造成该部分出现性能损伤，从而可以保证沿线光纤光栅的拉伸性能一致，提高在高温环境下应变测量的准确性。此外，本发明中第二隔热结构还对光纤光栅起到支撑的作用。

本发明光纤光栅分别与左侧第二隔热结构和右侧第二隔热结构固定连接时，若将光纤光栅与左侧第二隔热结构的出口固定连接，将光纤光栅与右侧第二隔热结构的入口固定连接，那么在实现热平衡的热传递过程中，栅区的热量很难传递给光纤光栅的第二区段，因此无法实现栅区散热，也无法使沿线光纤光栅快速达到热平衡。本发明通过在左侧第二隔热结构的入口处，将光纤光栅与左侧第二隔热结构固定连接，在右侧第二隔热结构的出口处，将光纤光栅与右侧第二隔热结构固定连接，可以保证栅区散热，实现沿线光纤光栅快速达到热平衡。其次，本发明在进行应变测量时，只需要将左右两侧第二隔热结构连接待测物，在待测物发生应变时，待测物带动对应第二隔热结构移动，从而带动光纤光栅拉伸，由光纤光栅的拉伸量来反应待测物的应变，本发明结构和测量原理简单，且在安装时只需要使左右两侧第二隔热结构与待测物连接即可，现场安装比较方便。再者，由于沿线光纤光栅的第二区段和第三区段都穿设在第二隔热结构中，两者可能与第二隔热结构发生接触，从而使两者的拉伸出现偏差，而栅区未穿设在第二隔热结构中且与第一隔热结构间隔设置，因此利用栅区的拉伸量来确定待测物的应变更加准确，并且当光纤光栅出现一定程度拉扯时，栅区的拉伸程度更高，因此待测物的应变情况更容易被检测到，可见，本发明利用栅区的拉伸量来确定待测物的应变，可以提高应变测量准确度和精度，并扩大应变测量范围。另外，本发明还可以通过增大所述左右两侧第二隔热结构设于所述第一隔热结构中的对应部分的长度，来进一步提高沿线光纤光栅重新达到热平衡的速度，从而进一步提高沿线光纤光栅的隔热防护效果。

为了进一步方便安装，结合图1至图4所示，本发明所述基板5上开设有位于所述第一隔热结构4左右两侧的滑动通孔12，分别与所述左右两侧第二隔热结构2连接的支撑柱8穿过对应的滑动通孔12与一底座6连接；所述底座6固定在待测物上，在所述待测物发生应变时，所述底座6带动对应支撑柱8沿着对应滑动通孔12滑动，从而带动对应第二隔热结构2移动，使所述光纤光栅1出现拉伸，支撑柱8可以垂直于基板5且竖直设置。由于本发明在进行应变测量时，第二隔热结构2会相对于支撑块3发生移动，为此第二隔热结构2与支撑块3之间需要存在一定的空隙，若将第二隔热结构2上除正对基板一侧之外的其他侧直接固定在待测物上，那么在重力影响下支撑块3可能会绕着第二隔热结构2发生转动。这种情况下为了避免支撑块3绕着第二隔热结构2转动，支撑块3上第二隔热结构2穿过的横向通孔13，与第二隔热结构2应配合得比较紧密，但是过于紧密，又会影响到第二隔热结构2相对于支撑块3的移动(即第二隔热结构2发生的平行于基板5的移动)。

而本发明在基板上开设位于第一隔热结构左右两侧的滑动通孔，使分别与左右两侧第二隔热结构连接的支撑柱穿过对应的滑动通孔与一底座连接，当底座固定到待测物上后，支撑块、基板以及固定在基板上的第一隔热结构相当于通过支撑块悬挂于第二隔热结构上，如此在保证不影响第二隔热结构相对于支撑块的移动的同时，可以避免支撑块绕着第二隔热结构转动，此外滑动通孔也可以进一步限制支撑块绕着第二隔热结构转动。

本实施例中，所述第一隔热结构4和第二隔热结构2可以均为圆筒套管，所述光纤光栅1、第一隔热结构4和第二隔热结构2同轴，位于所述第一隔热结构4两侧的支撑块3相对于所述第一隔热结构4的轴心左右对称，所述基板5上位于所述第一隔热结构4两侧的滑动通孔12相对于所述第一隔热结构4的轴心左右对称；所述栅区10与所述第一隔热结构4的轴心重叠，位于所述第一隔热结构4两侧的第二隔热结构2相对于所述第一隔热结构4的轴心左右对称，此时位于所述第一隔热结构4两侧的底座6相对于所述第一隔热结构4的轴心左右对称。

另外，在应变测量中，若待测物上底座之间区域的最大应变发生在该区域的非中心位置处，那么两底座之间可能出现高差，由于应变测量中第二隔热结构2会相对于支撑块3发生移动，当两底座之间出现高差时，基板5以及其上结构(该基板及其上结构可以包括基板5、位于基板5上的支撑块3和第一隔热结构4)会发生倾斜，悬挂在第二隔热结构2上的支撑块3连同基板5以及基板5上的第一隔热结构4，会向第二隔热结构2施加一定的促使光纤光栅拉伸的作用力，从而使光纤光栅的拉伸不仅受到待测物应变影响，还受到传感器本身结构的影响。

本发明中左右两侧第二隔热结构的内侧端分别与栅区左右两侧接触，当基板及其上结构发生倾斜时(这可以是针对支撑块在第二隔热结构上的位置未发生变化的情况)，由于基板及其上结构的重心发生变化，因此左侧第二隔热结构施加给栅区左侧接触部位的作用力，以及右侧第二隔热结构施加给栅区右侧接触部位的作用力均会发生变化。基于此，为了排除传感器本身结构对光纤光栅拉伸的拉伸造成的影响，本发明可以对栅区与左侧第二隔热结构的接触部位以及栅区与右侧第二隔热结构的接触部位所返回的散射光信号进行分析，确定基板的倾斜角度；根据基板的倾斜角度，确定传感器本身结构引起的栅区附加拉伸量；对栅区所返回的散射光信号进行分析，获得所述栅区的总拉伸量，将该栅区的总拉伸量减去该栅区附加拉伸量，获得最终拉伸量；根据该最终拉伸量以及基板的倾斜角度，确定待测物的应变(可以包括待测物的最大应变量和应变形态)，由此排除传感器结构本身对光栅光栅拉伸造成的影响。其中，本发明可以建模数学模型，基于该数学模型，可以根据栅区左右对接部位返回的散射光信号，确定基板倾斜角度；根据基板倾斜角度，确定附加拉伸量。

当然，本发明最常用的应用场景是，所述待测物发生上下方向的应变(待测物可以从弯曲状态朝着水平状态转换)，所述待测物上底座之间区域的最大应变发生在所述区域的中心位置处(所述底座之间的区域可以仅存在一个应变峰值)，如此左右两侧底座不会出现高差，基板及其上结构水平设置，传感器自身结构不会对光纤光栅拉伸造成影响(即所述基板及其上结构的重量不会对所述光纤光栅的拉伸量造成的影响)。此外，本发明还可以对所述基板及其上结构的尺寸大小以及制备材料进行设计，使得所述基板及其上结构的尺寸和重量减小，如此在应变测量中即便所述基板及其上结构发生倾斜，对所述光纤光栅的拉伸量造成的影响也会很小，即，当所述待测物发生上下方向的应变，所述待测物上底座之间区域的最大应变发生在该区域的非中心位置处时，也可用所述传感器进行应变测量。在待测物发生水平方向的拉伸时，本发明还可以对待测物在水平方向的拉伸程度进行传感，该水平方向是指与基板平行的方向。其中，本发明在进行应变测量时，待测物应变可带动底座6向两侧移动，与底座6固定一体的支撑柱8会沿着基板1上的滑动通孔12向两侧滑动，进而带动与底座6、支撑柱8为一体的两个第二隔热结构2向两侧滑动，由于光纤光栅分别与左侧第二隔热结构的入口、右侧第二隔热结构的出口固定连接，因此可使光纤光栅出现拉伸，此后可以通过通过高速解调仪采集栅区返回的散射信号。在采集到栅区返回的散射信号后，即可直接确定出栅区的拉伸量，从而根据栅区的拉伸量，确定出待测物的应变。

本实施例中，所述基板5上还可以设有支撑座7，所述第一隔热结构4设置在所述支撑座4上(例如第一隔热结构4可以通过点胶的方式与支撑柱4固定连接)，由支撑柱4对第一隔热结构4进行支撑；所述左右两侧第二隔热结构2的正对所述基板5的一侧分别与对应支撑柱8固定连接。所述左右两侧支撑块3中对应供左右两侧第二隔热结构2穿过的横向通孔13，与所述第二隔热结构2的形状匹配，以保证所述第二隔热结构2在所述底座6的带动下顺利滑动，同时避免所述底座6未移动时所述第二隔热结构2出现自由滑动。所述底座6、支撑柱8、基板5、支撑座7、支撑块3、第一隔热结构4和第二隔热结构2均可以由隔热材料制成，例如陶瓷材料。

为了方便传感器的组装，可以设定在初始状态下，所述光纤光栅1依次穿过左右两侧的第二隔热结构2，并分别与左侧第二隔热结构2的入口、右侧第二隔热结构2的出口连接后，位于所述第一隔热结构4左侧的支撑柱8与左侧滑动通孔12的右侧抵接，位于所述第一隔热结构4右侧的支撑柱8与右侧滑动通孔12的左侧抵接。在组装时，首先将左侧第二隔热结构2连接的支撑柱8滑动至左侧滑动通孔12的左侧，使左侧第二隔热结构2从第一隔热结构4内退出，将光纤光栅穿过左侧第二隔热结构2，从该左侧第二隔热结构2的出口伸出；接着将右侧第二隔热结构2连接的支撑柱8滑动至右侧滑动通孔12的右侧，使右侧第二隔热结构2从第一隔热结构4内退出，将光纤光栅穿过右侧第二隔热结构2，从该右侧第二隔热结构2的出口伸出；最后将左侧第二隔热结构2连接的支撑柱8滑动至左侧滑动通孔12的右侧，此时将左侧第二隔热结构2的入口与光纤光栅1上的对准位置进行固定，将右侧第二隔热结构2连接的支撑柱8滑动至右侧滑动通孔12的左侧，此时将右侧第二隔热结构2的出口与光纤光栅1上的对准位置进行固定，由此完成光纤光栅与传感器其他组件的组装。在组装完成后，传感器结构相对于第一隔热结构的轴心左右对称。本发明设定初始状态下，位于所述第一隔热结构左侧的支撑柱与左侧滑动通孔的右侧抵接，位于所述第一隔热结构右侧的支撑柱与右侧滑动通孔的左侧抵接，不仅可以方便光纤光栅的组装，而且可以保证栅区的拉伸测量范围。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来管制。

Claims (10)

1.一种用于高温应变测量的光纤光栅传感器，其特征在于，包括基板、设于所述基板上的第一隔热结构以及设于所述基板上且位于所述第一隔热结构左右两侧的支撑块，左侧第二隔热结构穿过左侧支撑块后，与所述第一隔热结构的左侧开口对准，右侧第二隔热结构穿过右侧支撑块后，与所述第一隔热结构的右侧开口对准；光纤光栅依次穿过左右两侧的第二隔热结构，所述左右两侧的第二隔热结构在所述光纤光栅上间隔设置，两者之间的光纤光栅段为栅区；所述光纤光栅分别在左侧第二隔热结构的入口处以及右侧第二隔热结构的出口处，与对应第二隔热结构固定连接；所述栅区以及左右两侧第二隔热结构中的对应部分均悬空设于所述第一隔热结构内；所述左右两侧第二隔热结构连接待测物，在所述待测物发生应变时，带动对应第二隔热结构移动，从而使该对应第二隔热结构带动所述光纤光栅拉伸；根据所述栅区的拉伸量，来确定所述待测物的应变。

2.根据权利要求1所述的用于高温应变测量的光纤光栅传感器，其特征在于，所述栅区以及左右两侧第二隔热结构暴露在空气中；

将所述栅区以及左右两侧第二隔热结构的对应部分设于所述第一隔热结构内，可将光纤光栅的左右两部分分别划分成三区段，其中所述光纤光栅每部分的三区段中，中间区段的隔热效果最好，由此可使沿线光纤光栅快速达到热平衡，从而保证沿线光纤光栅的拉伸性能一致。

3.根据权利要求2所述的用于高温应变测量的光纤光栅传感器，其特征在于，通过增大所述左右两侧第二隔热结构设于所述第一隔热结构中的对应部分的长度，提高沿线光纤光栅的隔热防护效果。

4.根据权利要求1所述的用于高温应变测量的光纤光栅传感器，其特征在于，所述基板上开设有位于所述第一隔热结构左右两侧的滑动通孔，分别与所述左右两侧第二隔热结构连接的支撑柱穿过对应的滑动通孔与一底座连接；所述底座固定在待测物上，在所述待测物发生应变时，所述底座带动对应支撑柱沿着对应滑动通孔滑动，从而带动对应第二隔热结构移动，使所述光纤光栅出现拉伸。

5.根据权利要求4所述的用于高温应变测量的光纤光栅传感器，其特征在于，所述第一隔热结构和第二隔热结构均为圆筒套管，所述光纤光栅、第一隔热结构和第二隔热结构同轴，位于所述第一隔热结构两侧的支撑块相对于所述第一隔热结构的轴心左右对称，所述基板上位于所述第一隔热结构两侧的滑动通孔相对于所述第一隔热结构的轴心左右对称；

所述栅区与所述第一隔热结构的轴心重叠，位于所述第一隔热结构两侧的第二隔热结构相对于所述第一隔热结构的轴心左右对称，此时位于所述第一隔热结构两侧的底座相对于所述第一隔热结构的轴心左右对称。

6.根据权利要求4或5所述的用于高温应变测量的光纤光栅传感器，其特征在于，所述待测物发生上下方向的应变，所述待测物上底座之间区域的最大应变发生在所述区域的中心位置处，此时所述基板及其上结构水平设置，所述基板及其上结构的重量不会对所述光纤光栅的拉伸量造成的影响。

7.根据权利要求4或5所述的用于高温应变测量的光纤光栅传感器，其特征在于，对所述基板及其上结构的尺寸大小以及制备材料进行设计，使得所述基板及其上结构的尺寸和重量减小，如此在应变测量中即便所述基板及其上结构发生倾斜，对所述光纤光栅的拉伸量造成的影响也会很小，即，当所述待测物上底座之间区域的最大应变发生在该区域的非中心位置处时，也可用所述传感器进行应变测量。

8.根据权利要求4或5所述的用于高温应变测量的光纤光栅传感器，其特征在于，所述基板上还设有支撑座，所述第一隔热结构设置在所述支撑座上；所述左右两侧第二隔热结构的正对所述基板的一侧分别与对应的支撑柱固定连接；所述左右两侧支撑块中对应供左右两侧第二隔热结构穿过的横向通孔，与所述第二隔热结构的形状匹配，以保证所述第二隔热结构在所述底座的带动下顺利滑动，同时避免所述底座未移动时所述第二隔热结构出现自由滑动。

9.根据权利要求8所述的用于高温应变测量的光纤光栅传感器，其特征在于，所述底座、支撑柱、基板、支撑座、支撑块、第一隔热结构和第二隔热结构均由隔热材料制成。

10.根据权利要求5所述的用于高温应变测量的光纤光栅传感器，其特征在于，初始状态下，所述光纤光栅依次穿过左右两侧的第二隔热结构，并分别与左侧第二隔热结构的入口、右侧第二隔热结构的出口连接后，位于所述第一隔热结构左侧的支撑柱与左侧滑动通孔的右侧抵接，位于所述第一隔热结构右侧的支撑柱与右侧滑动通孔的左侧抵接。

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