CN208476204U - 一种光纤光栅应变传感器的梁式温度补偿结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开光纤光栅应变传感器的梁式温度补偿结构，包括：温度补偿基片，温度补偿基片的一端的中部设有第一凹槽，温度补偿基片的另一端的中部设有第二凹槽，温度补偿基片的中部设有第三凹槽，温度补偿基片位于第一凹槽一端的宽度小于温度补偿基片位于第二凹槽一端的宽度；温度补偿基座，温度补偿基座与温度补偿基片位于第二凹槽的一端连接，温度补偿基座与光纤光栅应变传感器连接，温度补偿基座设于光纤光栅应变传感器的正上方，温度补偿基座的中部设有第四凹槽；光纤光栅，光纤光栅设于相连通的第一凹槽、第三凹槽、第二凹槽和第四凹槽内。本实用新型提高了温度补偿精确，且能应用于外界复杂环境。
Description
技术领域
本实用新型涉及传感器温度补偿的技术领域，尤其涉及一种光纤光栅应变传感器的梁式温度补偿结构。
背景技术
光纤光栅(FBG)传感器能够进行温度、应变或其他诸多参量的测量，已经在一些大型建筑结构，如桥梁、铁路、高楼中得到广泛应用。光纤光栅传感器是通过布拉格中心波长的漂移感知被测量的。实际测量时，温度和应变是同时存在的，是两个直接导致布拉格中心波长产生漂移的物理量。当光栅用于测量时，无法分辨出应变和温度各自引起的波长变化。因此，在实际应用中必须采取措施进行补偿或区分。
国内外对光纤光栅应变测量的温度补偿进行了大量的研究，主要基于两种思想：测量过程补偿和测量结果补偿。测量过程补偿是指通过对传感单元进行特殊设计与布置，使其对温度不敏感从而达到测量应变的目的，如将光栅封装在负温度系数的材料上，抵消光栅的正温度系数或通过特殊构造设计对温度不敏感的传感器；而测量结果补偿是指在测量后经过某种运算和处理对温度效应进行剥离，如参考光纤光栅法。
现有技术上，基于测量过程补偿的光纤光栅传感器的结构较为复杂，温度补偿的精度不高，且不适用于各种环境。
发明内容
针对现有的温度补偿结构复杂且精度不高存在的上述问题，现提供一种旨在结构简单巧妙且精度较高的光纤光栅应变传感器的梁式温度补偿结构。
具体技术方案如下：
一种光纤光栅应变传感器的梁式温度补偿结构，包括：温度补偿基片，所述温度补偿基片的一端的中部设有第一凹槽，所述温度补偿基片的另一端的中部设有第二凹槽，所述温度补偿基片的中部设有第三凹槽，所述第三凹槽连通所述第一凹槽与所述第二凹槽，所述温度补偿基片位于所述第一凹槽一端的宽度小于所述温度补偿基片位于所述第二凹槽一端的宽度；温度补偿基座，所述温度补偿基座与所述温度补偿基片位于所述第二凹槽的一端连接，所述温度补偿基座与光纤光栅应变传感器连接，所述温度补偿基座设于所述光纤光栅应变传感器的正上方，所述温度补偿基座的中部设有第四凹槽，所述第四凹槽与所述第二凹槽连通；光纤光栅，所述光纤光栅设于相连通的所述第一凹槽、所述第三凹槽、所述第二凹槽和所述第四凹槽内。
上述的光纤光栅应变传感器的梁式温度补偿结构，其中，所述温度补偿基片位于所述第二凹槽一端设有第一安装孔和第二安装孔，所述温度补偿基片通过螺丝穿过所述第一安装孔和第二所述第二安装孔与所述温度补偿基座连接。
上述的光纤光栅应变传感器的梁式温度补偿结构，其中，所述第一安装孔与所述第二安装孔相对于所述第二凹槽呈对称设置。
上述的光纤光栅应变传感器的梁式温度补偿结构，其中，所述温度补偿基座上设有第三安装孔和第四安装孔，所述温度补偿基座通过螺丝穿过所述第三安装孔和所述第四安装孔与所述光纤光栅应变传感器连接。
上述的光纤光栅应变传感器的梁式温度补偿结构，其中，所述第三安装孔与所述第四安装孔相对于所述第四凹槽呈对称设置。
上述的光纤光栅应变传感器的梁式温度补偿结构，其中，所述温度补偿基片设于所述温度补偿基座的上方。
上述的光纤光栅应变传感器的梁式温度补偿结构，其中，所述第一凹槽、所述第二凹槽和所述第四凹槽内设有光纤松套管。
上述的光纤光栅应变传感器的梁式温度补偿结构，其中，所述温度补偿基片的中部的两侧边均呈倾斜设置。
上述的光纤光栅应变传感器的梁式温度补偿结构，其中，所述温度补偿基片所采用的材料、所述温度补偿基座所采用的材料与所述光纤光栅应变传感器所采用的材料一致。
上述技术方案与现有技术相比具有的积极效果是：
本实用新型将温度补偿基片设置成其一端的宽度小于其另一端的宽度，该结构形式使得温度补偿基片的重心偏向其宽度大的一端，采用梁式结构提高了基片的重心位置，大大降低了自重产生的光纤波长变化，减小了材料自重对于温度补偿光纤光栅的影响，能应用于外界复杂环境；将温度补偿基座固定于光纤光栅应变传感器的正上方，使得温度补偿结构与光纤光栅应变传感器处于同一个温度场中，提高了温度补偿精确；温度补偿基片所采用的材料、温度补偿基座所采用的材料与光纤光栅应变传感器所采用的材料一致，保证热膨胀系数相同，温度补偿基片对温度补偿光纤光栅和应力应变光纤光栅产生的影响相同，更加提高了温度补偿的精度。
附图说明
图1为本实用新型一种光纤光栅应变传感器的梁式温度补偿结构的整体结构示意图；
附图中：1、温度补偿基片；2、温度补偿基座；3、第一凹槽；4、第二凹槽；5、第三凹槽；6、第四凹槽；7、第一安装孔；8、第二安装孔；9、第三安装孔；10、第四安装孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。
图1为本实用新型一种光纤光栅应变传感器的梁式温度补偿结构的整体结构示意图，如图1所示，示出了一种较佳实施例的光纤光栅应变传感器的梁式温度补偿结构，包括：温度补偿基片1，温度补偿基片1的一端的中部设有第一凹槽3，温度补偿基片1的另一端的中部设有第二凹槽4，温度补偿基片1的中部设有第三凹槽5，第三凹槽5连通第一凹槽3与第二凹槽4，温度补偿基片1位于第一凹槽3一端的宽度小于温度补偿基片1位于第二凹槽4一端的宽度。
进一步，作为一种较佳的实施例，光纤光栅应变传感器的梁式温度补偿结构还包括：温度补偿基座2，温度补偿基座2与温度补偿基片1位于第二凹槽4的一端连接，温度补偿基座2与光纤光栅应变传感器(图中未显示)连接，温度补偿基座2设于光纤光栅应变传感器的正上方，温度补偿基座2的中部设有第四凹槽6，第四凹槽6与第二凹槽4连通。
进一步，作为一种较佳的实施例，光纤光栅应变传感器的梁式温度补偿结构还包括：光纤光栅(图中未显示)，光纤光栅设于相连通的第一凹槽3、第三凹槽5、第二凹槽4和第四凹槽6内。
以上仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围。
本实用新型在上述基础上还具有如下实施方式：
本实用新型的进一步实施例中，请继续参见图1所示，温度补偿基片1位于第二凹槽4一端设有第一安装孔7和第二安装孔8，温度补偿基片1通过螺丝穿过第一安装孔7和第二第二安装孔8与温度补偿基座2连接。
本实用新型的进一步实施例中，第一安装孔7与第二安装孔8相对于第二凹槽4呈对称设置。
本实用新型的进一步实施例中，温度补偿基座2上设有第三安装孔9和第四安装孔10，温度补偿基座2通过螺丝穿过第三安装孔9和第四安装孔10与光纤光栅应变传感器连接。
本实用新型的进一步实施例中，第三安装孔9与第四安装孔10相对于第四凹槽6呈对称设置。
本实用新型的进一步实施例中，温度补偿基片1设于温度补偿基座2的上方。
本实用新型的进一步实施例中，第一凹槽3、第二凹槽4和第四凹槽6内设有光纤松套管(图中未显示)，以避免光纤光栅受到损坏。
本实用新型的进一步实施例中，温度补偿基片1的中部的两侧边均呈倾斜设置。
本实用新型的进一步实施例中，温度补偿基片1所采用的材料、温度补偿基座2所采用的材料与光纤光栅应变传感器所采用的材料一致。
本实用新型中温度补偿基片1所采用的材料、温度补偿基座2所采用的材料与光纤光栅应变传感器所采用的材料一致，由于温度补偿的原理是将光纤光栅应变传感器中由于温度影响导致波长漂移的量剔除，因此，能够保证温度补偿基片1、温度补偿基座2和光纤光栅应变传感器的热膨胀系数相同，这样热温度膨胀失配对结果的误差影响在计算时相互抵消可以保证测量结果的准确性，使得温度补偿基片1对温度补偿光纤光栅和应力应变光纤光栅产生的影响相同，更加提高了温度补偿的精度。
本实用新型将温度补偿基片1设置成其一端的宽度小于其另一端的宽度，该结构形式使得温度补偿基片1的重心偏向其宽度大的一端，采用梁式结构提高了温度补偿基片1的重心位置，大大降低了自重产生的光纤波长变化，减小了材料自重对于温度补偿光纤光栅的影响，能应用于外界复杂环境。
本实用新型采用梁式结构与光纤光栅应变传感器单端固定在一起并不受外界应力的作用，当被测结构为曲面或垂直面时，这种缓冲型设计结构的优势在于可以提高重心位置，减小材料自身重力的影响，可以应用在外界环境复杂的情况，同时也可以减小光纤光栅应变传感器的面积，增大所适用空间。
本实用新型将温度补偿基座2固定于光纤光栅应变传感器的正上方，使得温度补偿结构与光纤光栅应变传感器处于同一个温度场中，提高了温度补偿精确。
以上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。
Claims (9)
1.一种光纤光栅应变传感器的梁式温度补偿结构，其特征在于，包括：
温度补偿基片，所述温度补偿基片的一端的中部设有第一凹槽，所述温度补偿基片的另一端的中部设有第二凹槽，所述温度补偿基片的中部设有第三凹槽，所述第三凹槽连通所述第一凹槽与所述第二凹槽，所述温度补偿基片位于所述第一凹槽一端的宽度小于所述温度补偿基片位于所述第二凹槽一端的宽度；
温度补偿基座，所述温度补偿基座与所述温度补偿基片位于所述第二凹槽的一端连接，所述温度补偿基座与光纤光栅应变传感器连接，所述温度补偿基座设于所述光纤光栅应变传感器的正上方，所述温度补偿基座的中部设有第四凹槽，所述第四凹槽与所述第二凹槽连通；
光纤光栅，所述光纤光栅设于相连通的所述第一凹槽、所述第三凹槽、所述第二凹槽和所述第四凹槽内。
2.根据权利要求1所述光纤光栅应变传感器的梁式温度补偿结构，其特征在于，所述温度补偿基片位于所述第二凹槽一端设有第一安装孔和第二安装孔，所述温度补偿基片通过螺丝穿过所述第一安装孔和第二所述第二安装孔与所述温度补偿基座连接。
3.根据权利要求2所述光纤光栅应变传感器的梁式温度补偿结构，其特征在于，所述第一安装孔与所述第二安装孔相对于所述第二凹槽呈对称设置。
4.根据权利要求1所述光纤光栅应变传感器的梁式温度补偿结构，其特征在于，所述温度补偿基座上设有第三安装孔和第四安装孔，所述温度补偿基座通过螺丝穿过所述第三安装孔和所述第四安装孔与所述光纤光栅应变传感器连接。
5.根据权利要求4所述光纤光栅应变传感器的梁式温度补偿结构，其特征在于，所述第三安装孔与所述第四安装孔相对于所述第四凹槽呈对称设置。
6.根据权利要求1所述光纤光栅应变传感器的梁式温度补偿结构，其特征在于，所述温度补偿基片设于所述温度补偿基座的上方。
7.根据权利要求1所述光纤光栅应变传感器的梁式温度补偿结构，其特征在于，所述第一凹槽、所述第二凹槽和所述第四凹槽内设有光纤松套管。
8.根据权利要求1所述光纤光栅应变传感器的梁式温度补偿结构，其特征在于，所述温度补偿基片的中部的两侧边均呈倾斜设置。
9.根据权利要求1所述光纤光栅应变传感器的梁式温度补偿结构，其特征在于，所述温度补偿基片所采用的材料、所述温度补偿基座所采用的材料与所述光纤光栅应变传感器所采用的材料一致。
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