CN212133580U - 应变传感器安装结构件及应变传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应变传感器安装结构件，包括：主基体、第一辅基体、第二辅基体，所述主基体的两端分别与所述第一辅基体与所述第二辅基体相连，所述主基体、所述第一辅基体、和所述第二辅基体上分别开设有放置光纤的主凹型槽、第一辅凹型槽和第二辅凹型槽，所述主凹型槽的两端分别与所述第一辅凹型槽和所述第二辅凹型槽连通，所述主凹型槽、所述第一辅凹型槽和所述第二辅凹型槽的形状与所述光纤的形状相匹配，其中，所述光纤中设置有光纤光栅。本实用新型实施例还提供一种应变传感器。本实用新型实施例的有益效果在于：结构简单，灵敏度高，抗电磁干扰能力强。

Description

应变传感器安装结构件及应变传感器

技术领域

本实用新型涉及光纤技术领域，尤其涉及一种应变传感器安装结构件及应变传感器。

背景技术

光纤光栅应变传感器的工作原理是利用光栅的波长受应力影响而变化，而波长变化量是与应变成线性关系这一特征设计的，可根据传感器波长的变化量得出被测物体的应变变化量，应变可为正应变也可为负应变。

传统使用光纤光栅应变传感器，是将裸光纤光栅直接粘贴在待测物体表面，这种光纤光栅应变传感器可以实现应变的测量，但这种传感器容易受到粘接剂粘贴面积和厚度而影响应变灵敏度系数，从而影响应变测量数据，导致得到的应变测量数据不准确。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例的目的是提供一种应变传感器安装结构件及应变传感器，用于解决现有的应变传感器因容易受到粘接剂粘贴面积和厚度而影响应变灵敏度系数，导致应变测量数据不准确的问题。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供了一种变传感器安装结构件包括：主基体、第一辅基体、第二辅基体，所述主基体的两端分别与所述第一辅基体与所述第二辅基体相连，所述主基体、所述第一辅基体、和所述第二辅基体上分别开设有放置光纤的主凹型槽、第一辅凹型槽和第二辅凹型槽，所述主凹型槽的两端分别与所述第一辅凹型槽和所述第二辅凹型槽连通，所述主凹型槽、所述第一辅凹型槽和所述第二辅凹型槽的形状与所述光纤的形状相匹配，其中，所述光纤中设置有光纤光栅。

可选地，所述主基体在沿着所述凹型槽的方向上设置有至少一个通孔。

可选地，所述通孔的数量为偶数个，每两个通孔分为一组。

可选地，所述通孔为两组，两组所述通孔分别对称设置在靠近所述主基体的两端。

可选地，每一组通孔之间所对应的主基体部位呈自所述主基体的外沿向所述主凹型槽方向凹陷的弧形凹槽。

可选地，所述第一辅凹型槽和所述第二辅凹型槽上分别设有用于固定所述光纤的第一固定区和第二固定区；所述第一固定区位于靠近所述主基体与所述第一辅基体的连接处，所述第二固定区位于靠近所述主基体与所述第二辅基体的连接处。

可选地，所述第一辅凹型槽和所述第二辅凹型槽的宽度相同，所述主凹型槽的宽度小于所述第一辅凹型槽或所述第二辅凹型槽的宽度。

为实现上述目的，本实用新型实施例还提供了一种应变传感器，其特征在于，所述应变传感器包括：设置有光纤光栅的光纤，以及如上所述的所述的应变传感器安装结构件；

所述光纤设置于所述主凹型槽、所述第一辅凹型槽和所述第二辅凹型槽内。

可选地，所述光纤光栅位于所述主基体的中间位置。

可选地，所述光纤光栅两端连接的光纤上套设有光纤轴套，套有所述光纤轴套的光纤段被设置于所述第一辅凹型槽和所述第二辅凹型槽内

本实用新型实施例提供的应变传感器安装结构件及应变传感器具有结构简单，灵敏度高，抗电磁干扰能力强、适合各种恶劣环境等优点，能够有效地各种形变进行监测。与传统的有源传感器不同，本应变传感器在监测和光纤信号传输过程中完全无电，安全性较高。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。

在附图中，

图1为本实用新型一种应变传感器安装结构件的结构示意图；

图2为本本实用新型一种应变传感器的结构示意图。

其中，1、主基体1，2、第一辅基体，3、第二辅基体3，4、主凹型槽，5、第一辅凹型槽，6、第二辅凹型槽，7、通孔，8、弧形凹槽，9、第一固定区， 10、第二固定区，11光栅光纤，12、光纤。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1、图2，该应变传感器安装结构件包括主基体1、第一辅基体2、第二辅基体3，所述主基体1的两端分别与所述第一辅基体2与所述第二辅基体3相连，所述主基体1、所述第一辅基体2、和所述第二辅基体3上分别开设有放置光纤的主凹型槽4、第一辅凹型槽5和第二辅凹型槽6，所述主凹型槽4 的两端分别与所述第一辅凹型槽5和所述第二辅凹型槽6连通，所述主凹型槽 4、所述第一辅凹型槽5和所述第二辅凹型槽6的形状与所述光纤的形状相匹配，其中，所述光纤中设置有光纤光栅。

在本实施例中，所述主基体1、第一辅基体2、第二辅基体3皆为贴片型，的，且为一体成型结构。

需要说明的是，为了便于容纳光纤，主凹型槽4、第一辅凹型槽5和第二辅凹型槽6的宽度以及深度都需要大于光纤的直径，且所述第一辅凹型槽5和所述第二辅凹型槽6的宽度相同，所述主凹型槽4的宽度小于所述第一辅凹型槽5或所述第二辅凹型槽6的宽度。示例性的，主凹型槽4的宽度为光纤直径的2倍、第一辅凹型槽5和第二辅凹型槽6的宽度为光纤直径的3倍，主凹型槽4的深度为光纤直径1.5倍、第一辅凹型槽5和第二辅凹型槽6的深度为光纤直径的2倍。

进一步地，在一实施方式中，为了提高应变传感器的灵敏度，主基体1在沿着所述凹型槽的方向上可以设置有至少一个通孔7。该通孔7的数量优选为偶数个，且每两个分为一组，比如该通孔7的数量为4个，则可以将通孔分为 2组。当所述通孔7为两组时，为了使得应变传感器的灵敏度更高，可以将该两组通孔7分别对称设置在靠近所述主基体1的两端。

需要说明的是，在本实施例中，该通孔7的形状可以为圆形，椭圆形，矩形等，在本实施例中不作限定。

更进一步地，在一实施方式中，每一组通孔7之间所对应的主基体1部位呈自所述主基体1的外沿向所述主凹型槽4方向凹陷的弧形凹槽8。本实施例中，通过该弧形凹槽8与通孔7进行配合，从而可以进一步提高应变传感器的灵敏度。

更进一步地，在一实施方式中，为了便于固定设置于主凹型槽4、第一辅凹型槽5和第二辅凹型槽6中的光纤，可以在所述第一辅凹型槽5和所述第二辅凹型槽6上分别设有用于固定所述光纤的第一固定区9和第二固定区10，其中，该第一固定区9位于靠近所述主基体1与所述第一辅基体2的连接处，所述第二固定区10位于靠近所述主基体1与所述第二辅基体3的连接处。在本实施例中，该第一固定区9与第二固定区10用于填入粘结剂，以将光纤固定在主凹型槽4、第一辅凹型槽5和第二辅凹型槽6中。

请进一步参阅图1、图2，该应变传感器安装结构件包括应变传感器安装结构件，以及设置有光栅光纤11的光纤12。

其中，该应变传感器安装结构件包括：主基体1、第一辅基体2、第二辅基体3。所述主基体1的两端分别与所述第一辅基体2与所述第二辅基体3相连，所述主基体1、所述第一辅基体2、和所述第二辅基体3上分别开设有放置光纤 12的主凹型槽4、第一辅凹型槽5和第二辅凹型槽6，所述主凹型槽4的两端分别与所述第一辅凹型槽5和所述第二辅凹型槽6连通，所述主凹型槽4、所述第一辅凹型槽5和所述第二辅凹型槽6的形状与所述光纤12的形状相匹配。

在本实施例中，光纤12设置于所述主凹型槽4、所述第一辅凹型槽5和所述第二辅凹型槽6内。在本实施例中，光纤中的光纤光栅11优选位于所述主基体1的中间位置。

需要说明的是，该光纤光栅11可以通过如下方式制备得到：首先，对光纤 12进行载氢处理，然后利用紫外线透过相位掩膜板后的衍射光形成的干涉光对光纤12进行曝光，使得光纤12的纤芯折射率产生周期性变化写入光纤光栅11，即可在光纤12上形成光纤光栅11。

在一实施方式中，为了对光纤进行保护，可以在光纤光栅11两端连接的光纤上套设有光纤轴套13，套有所述光纤轴套13的光纤段被设置于所述第一辅凹型槽5和所述第二辅凹型槽6内。

在本实施例中，所述主基体1、第一辅基体2、第二辅基体3皆为贴片型，的，且为一体成型结构。

需要说明的是，为了便于容纳光纤，主凹型槽4、第一辅凹型槽5和第二辅凹型槽6的宽度以及深度都需要大于光纤的直径，且所述第一辅凹型槽5和所述第二辅凹型槽6的宽度相同，所述主凹型槽4的宽度小于所述第一辅凹型槽5或所述第二辅凹型槽6的宽度。示例性的，主凹型槽4的宽度为光纤直径的2倍、第一辅凹型槽5和第二辅凹型槽6的宽度为光纤直径的3倍，主凹型槽4的深度为光纤直径1.5倍、第一辅凹型槽5和第二辅凹型槽6的深度为光纤直径的2倍。

进一步地，在一实施方式中，为了提高应变传感器的灵敏度，主基体1在沿着所述凹型槽的方向上可以设置有至少一个通孔7。该通孔7的数量优选为偶数个，且每两个分为一组，比如该通孔7的数量为4个，则可以将通孔分为 2组。当所述通孔7为两组时，为了使得应变传感器的灵敏度更高，可以将该两组通孔7分别对称设置在靠近所述主基体1的两端。

需要说明的是，在本实施例中，该通孔7的形状可以为圆形，椭圆形，矩形等，在本实施例中不作限定。

更进一步地，在一实施方式中，每一组通孔7之间所对应的主基体1部位呈自所述主基体1的外沿向所述主凹型槽4方向凹陷的弧形凹槽8。本实施例中，通过该弧形凹槽8与通孔7进行配合，从而可以进一步提高应变传感器的灵敏度。

更进一步地，在一实施方式中，为了便于固定设置于主凹型槽4、第一辅凹型槽5和第二辅凹型槽6中的光纤，可以在所述第一辅凹型槽5和所述第二辅凹型槽6上分别设有用于固定所述光纤的第一固定区9和第二固定区10，其中，该第一固定区9位于靠近所述主基体1与所述第一辅基体2的连接处，所述第二固定区10位于靠近所述主基体1与所述第二辅基体3的连接处。在本实施例中，该第一固定区9与第二固定区10用于填入粘结剂，以将光纤固定在主凹型槽4、第一辅凹型槽5和第二辅凹型槽6中。在本实施例中，该粘结剂可以为环氧胶。

本实用新型实施例中的应变传感器的组装的过程如下：

首先要把光纤12对应设置在主凹型槽4上的涂覆层进行剥离，再把带有光纤光栅11的光纤12放置于主凹型槽4、第一辅凹型槽5和第二辅凹型槽6内，并把光纤光栅11调整到主基体1的中间位置；然后将光纤12一端用粘结剂(比如，环氧胶)固定在第一固定区9，再将光纤12另一端施加一定的拉力，并将光纤的另一端用粘结剂(比如，环氧胶)固定在第一固定区10。使用时，通过将应变传感器贴合在被测物体上即可。在本实施例中可以通过焊接、粘贴或者螺丝连接等的方式将固定在被测物体上。

本实用新型实施例中的应变传感器的原理如下：

具有光纤光栅11的应变传感器被固定在被测物件上，当被测物件变形时光纤光栅11受到应力的作用而产生拉伸或压缩，光纤光栅11的中心波长随之发生漂移。通过测量光纤光栅11中心波长的漂移量的大小可实现对被测件变形的测量。

光纤光栅11应变传感器的波长变化量为：

Δλ＝K1*ΔT+Kε*Δε

式中，K1为应变传感器的温度系数，Δλ为波长变化量，ΔT为温度变化量，Δε为形变引起的应变变化量，为应变系数。Kε为应变传感器的压力系数。

本实用新型实施例中的应变传感器具有结构简单，灵敏度高，抗电磁干扰能力强、适合各种恶劣环境等优点，能够有效地各种形变进行监测。与传统的有源传感器不同，本应变传感器在监测和光纤信号传输过程中完全无电，安全性较高。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种应变传感器安装结构件，其特征在于，包括：主基体、第一辅基体、第二辅基体，所述主基体的两端分别与所述第一辅基体与所述第二辅基体相连，所述主基体、所述第一辅基体、和所述第二辅基体上分别开设有放置光纤的主凹型槽、第一辅凹型槽和第二辅凹型槽，所述主凹型槽的两端分别与所述第一辅凹型槽和所述第二辅凹型槽连通，所述主凹型槽、所述第一辅凹型槽和所述第二辅凹型槽的形状与所述光纤的形状相匹配，其中，所述光纤中设置有光纤光栅。

2.根据权利要求1所述的应变传感器安装结构件，其特征在于，所述主基体在沿着所述凹型槽的方向上设置有至少一个通孔。

3.根据权利要求2所述的应变传感器安装结构件，其特征在于，所述通孔的数量为偶数个，每两个通孔分为一组。

4.根据权利要求3所述的应变传感器安装结构件，其特征在于，所述通孔为两组，两组所述通孔分别对称设置在靠近所述主基体的两端。

5.根据权利要求4所述的应变传感器安装结构件，其特征在于，每一组通孔之间所对应的主基体部位呈自所述主基体的外沿向所述主凹型槽方向凹陷的弧形凹槽。

6.根据权利要求1所述的应变传感器安装结构件，其特征在于，所述第一辅凹型槽和所述第二辅凹型槽上分别设有用于固定所述光纤的第一固定区和第二固定区；所述第一固定区位于靠近所述主基体与所述第一辅基体的连接处，所述第二固定区位于靠近所述主基体与所述第二辅基体的连接处。

7.根据权利要求1所述的应变传感器安装结构件，其特征在于，所述第一辅凹型槽和所述第二辅凹型槽的宽度相同，所述主凹型槽的宽度小于所述第一辅凹型槽或所述第二辅凹型槽的宽度。

8.一种应变传感器，其特征在于，所述应变传感器包括：设置有光纤光栅的光纤，以及如权1-权7中任一项所述的应变传感器安装结构件；

所述光纤设置于主凹型槽、第一辅凹型槽和第二辅凹型槽内。

9.根据权利要求8所述的应变传感器，其特征在于，所述光纤光栅位于主基体的中间位置。

10.根据权利要求8所述的应变传感器，其特征在于，所述光纤光栅两端连接的光纤上套设有光纤轴套，套有所述光纤轴套的光纤段被设置于所述第一辅凹型槽和所述第二辅凹型槽内。

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