CN213874182U - 一种应变测试系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种应变测试系统，包括光纤光栅调制解调单元、光纤环形器、光电传感单元、光栅单元、控制单元，所述光纤光栅调制解调单元的通过光纤与所述光纤环形器连接，所述光纤环形器的一个分路端口通过光纤与所述光栅单元连接，所述光纤环形器的另一个分路端口通过光纤与所述光电传感单元连接，控制单元与所述光纤光栅调制解调单元、所述光电传感单元电连接；所述光纤光栅调制解调单元包括光谱光源模块、第一星型耦合模块和移相阵列模块。本实用新型能够进行微小应变量的精确检测，利用光纤受电磁场及电化学反应干扰小，光纤传感器尺寸小，绝缘性好等特点，实现对物体的应变监测。
Description
技术领域
本实用新型涉及检测领域，尤其涉及一种应变测试系统。
背景技术
现有技术进行应变检测时，往往采用压力传感器获得形变，例如一种用于锂电池的形变检测装置（ZL201922290918.5）通过压力传感器获得锂电池膨胀产生的总的变形量，即外压；并通过气压检测组件获得锂电池膨胀过程中由于电解液氧化分解产生的气体造成的变形量，即内压，从而可得电池极片的厚度变化产生的形变量；现有技术中，还包括一种房屋建筑工程用幕墙平面内变形性能检测装置（ZL 201820597570.7）通过液压缸的液压杆来驱动压块对测试幕墙板进行施压，通过第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器三个方面，来同时收集测试幕墙板受压形变时的数据信息；但是这类传感器性能较为单一，检测精度较差。
还有一部分采用精度较高的光栅传感器，但是传统的光栅传感器因解调器工艺误差，引起中心波长偏移或每个通道频率隔离度变化，光纤传感相位偏移影响大，造成解析的误差较大。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决现有技术中进行应变检测时，对于检测技术性能比较单一、装置检测精度较低或现有光栅传感器误差较大的问题，而提出的一种应变测试系统。
为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
一种应变测试系统，包括光纤光栅调制解调单元、光纤环形器、光电传感单元、光栅单元、控制单元，所述光纤光栅调制解调单元的通过光纤与所述光纤环形器连接，所述光纤环形器的一个分路端口通过光纤与所述光栅单元连接，所述光纤环形器的另一个分路端口通过光纤与所述光电传感单元连接，控制单元与所述光纤光栅调制解调单元、所述光电传感单元电连接；
所述光纤光栅调制解调单元包括光谱光源模块、第一星型耦合模块和移相阵列模块；所述光谱光源模块发出光后，经所述第一星型耦合模块均匀分光，再进入所述移相阵列模块进行光的相位调节。
作为进一步改进，所述光纤光栅调制解调单元还包括阵列导波模块和第二星型耦合模块，所述阵列导波模块位于所述第一星型耦合模块和所述移相阵列模块之间，所述第二星型耦合模块位于所述移相阵列模块的输出端。
作为进一步改进，所述第一星型耦合模块和所述第二星型耦合模块均为多端功率分配器，用于将输入的光功率均匀的分配给输出端。
作为进一步改进，所述光谱光源模块为红外二极管，所述红外二极管发出光源波段在1300-1700nm之间，优选的在1500-1600m之间。
作为进一步改进，所述光栅单元由若干光栅模块通过所述光纤并联，任一所述光栅模块由若干光栅通过所述光纤串联。
作为进一步改进，任意两个所述光栅的栅距均不相同。
作为进一步改进，所述移相阵列模块采用热调或电调进行光的相位调节。
作为进一步改进，所述移相阵列模块包含数控式移相器、数字式移相器、数字合成式移相器中的一种。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1、在对结构件进行检测时，能够利用光纤受电磁场及电化学反应干扰小，光纤传感器尺寸小，敏感性高、绝缘性好等特点，可实现对电池的高精度，多批次同时应变监测；
2、利用移相单元，解决现有技术中光纤光栅调制解调器工艺误差，引起中心波长偏移或每个通道频率隔离度变化，降低常规光纤传感相位偏移影响。
附图说明
图1为本实用新型提出的一种应变测试系统结构示意图；
图2为本实用新型提出的一种应变测试系统的光纤光栅调制解调单元结构示意图；
图中：
1、光纤光栅调制解调单元；2、光纤环形器；3、光电传感单元4、光栅单元；5、控制单元；6、光纤；11、光谱光源模块；12、第一星型耦合模块；13、移相阵列模块；14、阵列导波模块；15、第二星型耦合模块。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-2，一种应变测试系统，包括光纤光栅调制解调单元1、光纤环形器2、光电传感单元3、光栅单元4、控制单元5，光纤光栅调制解调单元1的通过光纤6与光纤环形器2连接，光纤环形器2的一个分路端口通过光纤6与光栅单元4连接，光纤环形器2的另一个分路端口通过光纤6与光电传感单元3连接，控制单元5与光纤光栅调制解调单元1、光电传感单元3电连接；光纤光栅调制解调单元1包括光谱光源模块11、第一星型耦合模块12和移相阵列模块13；光谱光源模块11发出光后，经第一星型耦合模块12均匀分光，再进入移相阵列模块13进行光的相位调节。
光纤光栅调制解调单元1还包括阵列导波模块14和第二星型耦合模块15，阵列导波模块14位于第一星型耦合模块12和移相阵列模块13之间，第二星型耦合模块15位于移相阵列模块13的输出端。
第一星型耦合模块12和第二星型耦合模块15均为多端功率分配器，用于将输入的光功率均匀的分配给输出端。
光谱光源模块11为红外二极管，红外二极管发出光源波段在1300-1700nm之间，在另一实施例中红外二极管发出光源波段在1500-1600m之间。
光栅单元4由若干光栅模块通过光纤6并联，任一光栅模块由若干光栅通过光纤6串联。
任意两个光栅的栅距均不相同。
移相阵列模块13采用热调或电调进行光的相位调节。
移相阵列模块13包含数控式移相器、数字式移相器、数字合成式移相器中的一种。
值得注意的是，控制单元5包括信号输入模块和信号输出模块，信号输入模块包含对光纤光栅调制解调单元1的信号输入和光电传感单元3的信号输入，具体的，至少包括红外光波形、波长等光信号转化为电信号的输入，信号输出模块至少包含红外光波形、波长等图形输出
工作原理：
光纤光栅调制解调单元1中光谱光源模块11发出红外光后，经阵列导波模块14和第一星型耦合模块12均匀分光，再进入移相阵列模块13进行光的相位调节，不同波长的光在第二星型耦合模块15上的相关叠加位置不同，从而使得不同的波长红外光具有不同的输出通道。
随后，红外光经光纤环形器2的一个分路端口传输到光栅单元4，光栅单元4包括若干组光栅模块（例如4组、6组），光栅模块通过光纤6并联，任意两个光栅模块由若干光栅通过光纤6串联，任意两个光栅的栅距均不相同，这样，经反射的红外光在经过光纤环形器2后，传递到光电传感器3。
控制单元5用于分析光纤光栅调制解调单元1和光电传感器3的信号；因此，控制单元5可以解析不同位置的光栅及该光栅的变化趋势。
当结构件经受各类测试时，例如负荷测试、挤压测试、温度测试等；结构件会出现应变，通过在结构件不同位置布置光栅即可实现对结构件应变的测试。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种应变测试系统，包括光纤光栅调制解调单元（1）、光纤环形器（2）、光电传感单元（3）、光栅单元（4）、控制单元（5），所述光纤光栅调制解调单元（1）的通过光纤（6）与所述光纤环形器（2）连接，所述光纤环形器（2）的一个分路端口通过光纤（6）与所述光栅单元（4）连接，所述光纤环形器（2）的另一个分路端口通过光纤（6）与所述光电传感单元（3）连接，控制单元（5）与所述光纤光栅调制解调单元（1）、所述光电传感单元（3）电连接；其特征在于：所述光纤光栅调制解调单元（1）包括光谱光源模块（11）、第一星型耦合模块（12）和移相阵列模块（13）；所述光谱光源模块（11）发出光后，经所述第一星型耦合模块（12）均匀分光，再进入所述移相阵列模块（13）进行光的相位调节。
2.根据权利要求1所述的一种应变测试系统，其特征在于，所述光纤光栅调制解调单元（1）还包括阵列导波模块（14）和第二星型耦合模块（15），所述阵列导波模块（14）位于所述第一星型耦合模块（12）和所述移相阵列模块（13）之间，所述第二星型耦合模块（15）位于所述移相阵列模块（13）的输出端。
3.根据权利要求2所述的一种应变测试系统，其特征在于，所述第一星型耦合模块（12）和所述第二星型耦合模块（15）均为多端功率分配器，用于将输入的光功率均匀的分配给输出端。
4.根据权利要求1所述的一种应变测试系统，其特征在于，所述光谱光源模块（11）为红外二极管，所述红外二极管发出光源波段在1300-1700nm之间。
5.根据权利要求1所述的一种应变测试系统，其特征在于，所述光栅单元（4）由若干光栅模块通过所述光纤（6）并联，任一所述光栅模块由若干光栅通过所述光纤（6）串联。
6.根据权利要求5所述的一种应变测试系统，其特征在于，任意两个所述光栅的栅距均不相同。
7.根据权利要求1所述的一种应变测试系统，其特征在于，所述移相阵列模块（13）采用热调或电调进行光的相位调节。
8.根据权利要求1所述的一种应变测试系统，其特征在于，所述移相阵列模块（13）包含数控式移相器、数字式移相器、数字合成式移相器中的一种。
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| CN114216553A (zh) * | 2021-11-25 | 2022-03-22 | 中建科技集团有限公司 | 一种玻璃幕墙的安全监测装置 |
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