RU2771446C1 - Sensing element of a fiber-optic strain gauge for measuring longitudinal mechanical tension and a method for measuring the longitudinal mechanical tension of an object with a fiber-optic strain gauge - Google Patents

Sensing element of a fiber-optic strain gauge for measuring longitudinal mechanical tension and a method for measuring the longitudinal mechanical tension of an object with a fiber-optic strain gauge Download PDF

Info

Publication number
RU2771446C1
RU2771446C1 RU2021119791A RU2021119791A RU2771446C1 RU 2771446 C1 RU2771446 C1 RU 2771446C1 RU 2021119791 A RU2021119791 A RU 2021119791A RU 2021119791 A RU2021119791 A RU 2021119791A RU 2771446 C1 RU2771446 C1 RU 2771446C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fiber
mechanical tension
longitudinal mechanical
pairs
measuring
Prior art date
Application number
RU2021119791A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Владимирович Варжель
Кирилл Александрович Коннов
Андрей Анатольевич Дмитриев
Алексей Иванович Грибаев
Original Assignee
Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор"
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 Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" filed Critical Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор"
Priority to RU2021119791A priority Critical patent/RU2771446C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2771446C1 publication Critical patent/RU2771446C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/16Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
    • G01B11/165Measuring 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

Landscapes

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

Abstract

FIELD: measuring technology.
SUBSTANCE: group of inventions relates to the field of fiber-optic measuring devices. The fiber-optic sensing element of longitudinal mechanical tension includes an optical fiber with n-pairs of chirped fiber Bragg gratings (CFBG) induced in it, fixed to the equipment. The area of the optical fiber sensitive to longitudinal mechanical tension, containing the first of the pairs of CFBG, is fixed in the equipment area, to which the longitudinal mechanical tension of the object under study is transmitted. The second of the CFBG pairs is in the equipment area, which does not experience the longitudinal mechanical tension transmitted by the object under study. Further, there is a general broadening of the reflection spectrum of the sensing element, which, when the sensing element is irradiated with broadband radiation, leads to an increase in the reflected optical power recorded by the optical power meter, expressing the degree of applied mechanical tension.
EFFECT: increase in the accuracy of measuring the longitudinal mechanical tension, an improvement in the signal–to-noise ratio, a simplification of the survey scheme.
2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области волоконно-оптических измерительных приборов, в частности, к тензометрическим датчикам и может быть использовано для измерения продольного механического натяжения объекта на мостах, зданиях, опорах некоторых объектов инфраструктуры, а также других конструкционных элементах зданий и сооружений.The invention relates to the field of fiber-optic measuring instruments, in particular, to strain gauges and can be used to measure the longitudinal mechanical tension of an object on bridges, buildings, supports of some infrastructure facilities, as well as other structural elements of buildings and structures.

Известен чувствительный элемент датчика измерения продольного механического натяжения [Патент US 10584959 B2, 10.03.2020] на основе волоконной брэгговской решетки (ВБР), включающий в свой состав: подложку датчика, выполненную из стального листа, прикрепленное к подложке оптическое волокно с индуцированной в нем ВБР и имеющее два концевых участка; защитную крышку, первая часть которой выполнена тонкой и узкой и прикреплена к оснастке чувствительного элемента вдоль оптического волокна так, что оптическое волокно, расположенное под ним, фиксируется в области расположения ВБР на оснастке датчика, вторая часть защитной крышки имеет увеличение на каждой из концевых частей оснастки датчика в точках соединения концевых частей с оптическими сигнальными линиями. Такой чувствительный элемент соединяется с исследуемым объектом при помощи сварного соединения, обеспечивающего высокую степень передачи продольного механического натяжения.Known sensor for measuring longitudinal mechanical tension [Patent US 10584959 B2, 03/10/2020] based on a fiber Bragg grating (FBG), which includes: a sensor substrate made of a steel sheet, an optical fiber attached to the substrate with an FBG induced in it and having two end sections; a protective cover, the first part of which is made thin and narrow and is attached to the sensor tooling along the optical fiber so that the optical fiber located under it is fixed in the FBG location area on the sensor tooling, the second part of the protective cover has an increase on each of the end parts of the tooling sensor at the connection points of the end parts with optical signal lines. Such a sensitive element is connected to the object under study using a welded joint, which provides a high degree of transfer of longitudinal mechanical tension.

Недостатками вышеописанного чувствительного элемента при использовании его для измерения продольного механического натяжения является отсутствие механизма температурной компенсации и спектральная схема опроса, так как для достижения высокой точности при такой методике опроса существует необходимость в дорогостоящем и требовательном к условиям обслуживания оборудовании.The disadvantages of the above-described sensing element when used to measure longitudinal mechanical tension are the absence of a temperature compensation mechanism and a spectral polling scheme, since in order to achieve high accuracy with this polling technique, there is a need for expensive and demanding equipment.

Известен способ измерения продольного механического натяжения волоконно-оптическим тензометрическим датчиком [Патент US 10914646 B2, 09.02.2021], который заключается в следующем. Производится опрос по меньшей мере одного обнаруженного параметра продольного механического натяжения исследуемого объекта на основе длины волны отраженного оптического сигнала. Для этого, при помощи по меньшей мере одного устройства генерации оптического сигнала производится облучение ВБР, соединенной с объектом исследования, по оптическому волокну. Оптическое излучение, соответствующее длине волны брэгговского резонанса данной периодической структуры, отражается от нее и направляется по оптическому волокну в обратном направлении. Далее при помощи устройства приема отраженного оптического сигнала на основе длины волны производится анализ приложенного к объекту исследования продольного механического натяжения.A known method of measuring the longitudinal mechanical tension fiber-optic strain gauge [Patent US 10914646 B2, 09.02.2021], which is as follows. At least one detected parameter of the longitudinal mechanical tension of the object under study is polled based on the wavelength of the reflected optical signal. To do this, using at least one device for generating an optical signal, the FBG connected to the object of study is irradiated via an optical fiber. Optical radiation corresponding to the wavelength of the Bragg resonance of a given periodic structure is reflected from it and directed along the optical fiber in the opposite direction. Further, using the device for receiving the reflected optical signal, based on the wavelength, an analysis is made of the longitudinal mechanical tension applied to the object of study.

Недостатком вышеописанного способа измерения продольного механического натяжения также является его спектральная схема опроса, так как для достижения высокой точности при такой методике опроса существует необходимость в дорогостоящем и требовательном к условиям обслуживания оборудовании.The disadvantage of the above-described method of measuring longitudinal mechanical tension is also its spectral polling scheme, since in order to achieve high accuracy with such a polling technique, there is a need for expensive and maintenance-demanding equipment.

Известен чувствительный элемент [Патент RU 2643686, 05.02.2018], выбранный в качестве прототипа предлагаемого чувствительного элемента (далее ЧЭ) датчика измерения продольного механического натяжения (далее датчика). Чувствительный элемент состоит из оптического волокна, покрытого металлом, по меньшей мере, двух волоконных брэгговских решеток, индуцированных в оптическом волокне, защитной трубки и оснастки датчика, при этом оптическое волокно в зоне каждой из двух ВБР легировано германием, а вне зоны ВБР легировано фтором для повышения радиационной стойкости, при этом волокна соединены в единое волокно посредством сварного соединения. Такое расположение ВБР позволяет изолировать одну из ВБР от влияния продольного механического натяжения для обеспечения термокомпенсации, оптическое волокно жестко закреплено в защитной трубке, защитная трубка жестко закреплена на корпусе датчика, корпус датчика имеет глухие отверстия для возможности крепления к исследуемому объекту. Технический результат, получаемый при использовании указанного чувствительного элемента, достигается тем, что измерение приложенного продольного механического натяжения осуществляется методом регистрации спектрального сдвига центральной длины волны брэгговского резонанса путем перераспределения продольного механического натяжения передаваемого на оснастку датчика в осевую нагрузку, приложенную на ВБР. Благодаря расположению ВБР, конструкции оснастки датчика, локального места крепления оснастки к объекту исследования, при деформационном воздействии достигается передача продольного механического натяжения к одной ВБР, и при этом обеспечивается отсутствие такового на второй ВБР. Такая конструкция позволяет обеспечить температурную компенсацию. Два типа легирования оптического волокна позволяют обеспечить повышенную радиационную стойкость оптического волокна, а также увеличенную фоточувствительность в области ВБР. Оптические волокна соединяются в одно посредством сварного соединения.A sensing element is known [Patent RU 2643686, 05.02.2018], selected as a prototype of the proposed sensing element (hereinafter referred to as SE) of a sensor for measuring longitudinal mechanical tension (hereinafter referred to as the sensor). The sensitive element consists of an optical fiber coated with a metal, at least two fiber Bragg gratings induced in the optical fiber, a protective tube and sensor equipment, while the optical fiber in the zone of each of the two FBGs is doped with germanium, and outside the FBG zone it is doped with fluorine for increasing radiation resistance, while the fibers are connected into a single fiber by means of a welded joint. This arrangement of the FBG allows isolating one of the FBGs from the influence of longitudinal mechanical tension to provide thermal compensation, the optical fiber is rigidly fixed in the protective tube, the protective tube is rigidly fixed to the sensor housing, the sensor housing has blind holes for attachment to the object under study. The technical result obtained by using the specified sensitive element is achieved by the fact that the measurement of the applied longitudinal mechanical tension is carried out by registering the spectral shift of the central wavelength of the Bragg resonance by redistributing the longitudinal mechanical tension transmitted to the sensor equipment into the axial load applied to the FBG. Due to the location of the FBG, the design of the sensor rigging, and the local attachment point of the rig to the object of study, under the deformation effect, the transfer of longitudinal mechanical tension to one FBG is achieved, and at the same time, the absence of such tension on the second FBG is ensured. This design allows for temperature compensation. Two types of doping of the optical fiber make it possible to provide an increased radiation resistance of the optical fiber, as well as an increased photosensitivity in the FBG region. Optical fibers are connected into one by means of a welded joint.

Недостатком вышеописанного чувствительного элемента также является его спектральная схема опроса, так как для достижения высокой точности при такой методике опроса существует необходимость в дорогостоящем и требовательном к условиям обслуживания оборудовании.The disadvantage of the above-described sensing element is also its spectral polling scheme, since in order to achieve high accuracy with such a polling technique, there is a need for expensive and maintenance-demanding equipment.

Известен способ измерения продольного механического натяжения объекта волоконно-оптическим тензометрическим датчиком (далее - датчик) на основе пары ВБР [J. Kumar and D. Chack. FBG Based Strain Sensor with Temperature Compensation for Structural Health Monitoring // 4th Int. conf. on Recent Advances in information Technology. RAIT 2018] с применением температурной компенсации, выбранный в качестве прототипа для предлагаемого способа. Данный способ основывается на спектральном опросе двух ВБР. Первая ВБР жестко закрепляется на исследуемом объекте и испытывает на себе воздействие окружающей температуры и продольного механического натяжения, испытываемого исследуемым объектом одновременно, и называется ВБР1, в то время как вторая ВБР2 испытывает на себе исключительно температурное воздействие, но в то же время изолирована от воздействия продольного механического натяжения, испытываемого объектом исследования. При проведении испытаний исследуемого объекта ВБР1 и ВБР2 подвергаются физическому воздействию одновременно, сдвиг центральной длины волны брэгговского резонанса ВБР2 происходит только из-за температуры, в то время как сдвиг длины волны ВБР1 происходит из-за приложенного продольного механического натяжения и температуры. Стоит отметить, что у ВБР1 и ВБР2 имеется взаимная отстройка центральной длины волны Брэгговского резонанса, ввиду того, что необходимо обеспечить отсутствие взаимного перекрытия, отраженного от периодических структур излучения. По результатам измерений получается зависимость в отношении конкретного физического воздействия, которая обеспечивает точную информацию о приложенном продольном механическом натяжении или температуре. При повышении температуры на 10°C происходит сдвиг длины волны брэгговского резонанса на 0,14 нм, в то время как для деформации при значении 50 мкм/м получается сдвиг длины волны 0,05 нм.A known method of measuring the longitudinal mechanical tension of the object fiber-optic strain gauge (hereinafter referred to as the sensor) based on a pair of FBG [J. Kumar and D. Chack. FBG Based Strain Sensor with Temperature Compensation for Structural Health Monitoring // 4th Int. conf. on Recent Advances in Information Technology. RAIT 2018] using temperature compensation, chosen as a prototype for the proposed method. This method is based on the spectral interrogation of two FBGs. The first FBG is rigidly fixed on the object under study and experiences the effect of the ambient temperature and the longitudinal mechanical tension experienced by the object under study at the same time, and is called FBG1, while the second FBG2 experiences only the temperature effect, but at the same time is isolated from the impact of the longitudinal mechanical tension experienced by the object of study. When testing the object under study, FBG1 and FBG2 are subjected to physical impact simultaneously, the shift of the central wavelength of the Bragg resonance of FBG2 occurs only due to temperature, while the shift of the wavelength of FBG1 occurs due to the applied longitudinal mechanical tension and temperature. It should be noted that FBG1 and FBG2 have a mutual detuning of the central wavelength of the Bragg resonance, due to the fact that it is necessary to ensure the absence of mutual overlap reflected from periodic radiation structures. From the measurement results, a relationship is obtained with respect to a specific physical action, which provides accurate information about the applied longitudinal mechanical tension or temperature. A temperature increase of 10°C results in a Bragg resonance wavelength shift of 0.14 nm, while a deformation of 50 µm/m results in a wavelength shift of 0.05 nm.

Недостатком данного способа измерения продольного механического натяжения является использованная методика опроса, основанная на регистрации сдвига центральной длины волны брэгговского резонанса, применение которой требует использования дорогостоящего оборудования, его точной настройки и соответствующих условий эксплуатации.The disadvantage of this method of measuring longitudinal mechanical tension is the survey technique used, based on registering the shift of the central wavelength of the Bragg resonance, the use of which requires the use of expensive equipment, its fine tuning and appropriate operating conditions.

Решаемая техническая проблема - совершенствование устройства и способа измерения продольного механического натяжения объекта.Solved technical problem - improving the device and method for measuring the longitudinal mechanical tension of the object.

Достигаемый технический результат - увеличение точности измерения продольного механического натяжения за счет увеличения количества пар чирпированных ВБР в составе чувствительного элемента датчика, а также улучшение соотношения сигнал-шум посредством увеличения диапазона изменения искомой величины, а именно отраженной оптической мощности.The achieved technical result is an increase in the accuracy of measuring the longitudinal mechanical tension by increasing the number of pairs of chirped FBGs in the composition of the sensitive element of the sensor, as well as improving the signal-to-noise ratio by increasing the range of change of the desired value, namely the reflected optical power.

Кроме того, заявляемые чувствительный элемент и способ измерения обеспечивают переход от методики опроса, основанной на регистрации сдвига центральной длины волны брэгговского резонанса, к методике опроса, основанной на измерении изменения амплитуды отраженной от чувствительного элемента мощности излучения и, как следствие, к упрощению схемы опроса ввиду отказа от использования дорогостоящих и требовательных к условиям эксплуатации спектральных устройств опроса в пользу достаточно широко распространенных амплитудных устройств.In addition, the claimed sensitive element and measurement method provide a transition from a polling technique based on registering a shift in the central wavelength of the Bragg resonance to a polling technique based on measuring the change in the amplitude of the radiation power reflected from the sensitive element and, as a result, to simplifying the polling circuit due to refusal to use expensive and demanding spectral interrogation devices in favor of fairly widely used amplitude devices.

Поставленная задача решается следующим образом.The problem is solved in the following way.

Заявляемый чувствительный элемент волоконно-оптического тензометрического датчика для измерения продольного механического натяжения, представляет собой закрепленное на оснастке оптическое волокно, в котором сформированы n-пар чирпированных волоконных брэгговских решеток (ЧВБР), разнесенных по длине волокна и имеющих идентичные параметры внутри пары, где n не менее двух, причем, одна ЧВБР в паре изолирована от воздействия продольного механического натяжения, при этом каждая последующая из сформированных пар ЧВБР отличается от предыдущей пары значением периода брэгговского резонанса.The inventive sensing element of a fiber-optic strain gauge for measuring longitudinal mechanical tension is an optical fiber fixed on a snap, in which n-pairs of chirped fiber Bragg gratings (FBGG) are formed, spaced along the length of the fiber and having identical parameters inside the pair, where n is not less than two, moreover, one FBBR in a pair is isolated from the impact of longitudinal mechanical tension, while each subsequent of the formed pairs of FBGs differs from the previous pair by the value of the Bragg resonance period.

Заявляемый способ измерения продольного механического натяжения объекта волоконно-оптическим тензометрическим датчиком включает установку на исследуемый объект чувствительного элемента, указанного в предыдущем абзаце и представляющего собой закрепленное на оснастке оптическое волокно, в котором сформированы n-пар чирпированных волоконных брэгговских решеток, разнесенных по длине волокна и имеющих идентичные параметры внутри пары, где n не менее двух, а каждая последующая из сформированных пар ЧВБР отличается от предыдущей пары значением периода брэгговского резонанса, причем, часть оснастки, с закрепленным на ней оптическим волокном со сформированными в нем первыми из пар ЧВБР устанавливают на исследуемый объект, подвергаемый воздействию продольного механического натяжения, а другую часть оснастки, с закрепленным на ней волокном со сформированными в нем вторыми ЧВБР из пар, изолируют от вышеупомянутого воздействия, указанный чувствительный элемент облучают оптическим излучением источника излучения, регистрируют отраженную оптическую мощность и измеряют изменение амплитуды полученного сигнала, по которому определяют искомое продольное механическое натяжение.The claimed method for measuring the longitudinal mechanical tension of an object with a fiber-optic strain gauge includes installing on the object under study the sensing element specified in the previous paragraph and representing an optical fiber fixed on a snap, in which n-pairs of chirped fiber Bragg gratings are formed, spaced along the length of the fiber and having identical parameters inside the pair, where n is not less than two, and each subsequent of the formed pairs of FBGs differs from the previous pair by the value of the Bragg resonance period, moreover, a part of the equipment, with an optical fiber fixed to it with the first of the pairs of FBGs formed in it, is installed on the object under study , subjected to the action of longitudinal mechanical tension, and the other part of the equipment, with the fiber fixed on it with the second FBG formed from pairs, is isolated from the above effect, the specified sensitive element is irradiated with optical radiation from the source ka radiation, register the reflected optical power and measure the change in the amplitude of the received signal, which determines the desired longitudinal mechanical tension.

Сущность заявляемого чувствительного элемента и способа измерения продольного механического натяжения поясняется следующим.The essence of the claimed sensing element and the method of measuring the longitudinal mechanical tension is explained as follows.

В чувствительном элементе датчика измерения продольного механического натяжения используются индуцированные в оптическом волокне периодические структуры модуляции показателя преломления с непостоянным по своей длине изменением периода, называемые чирпированными волоконными брэгговскими решетками, изготовленные парами с идентичными характеристиками, в которых одна ЧВБР из пары является чувствительной к продольному механическому натяжению, а вторая в тот же момент стабилизирована и не зависит от приложенной к чувствительному элементу продольной механической нагрузки, что при увеличении продольного механического натяжения приводит к смещению спектра отражения чувствительной структуры в длинноволновую область спектра и, соответственно, к увеличению общей ширины спектра отражения, что приводит к росту отраженной оптической мощности, в данном контексте являющейся искомой величиной измерения. При увеличении количества пар ЧВБР в составе чувствительного элемента, изготовленных с разными периодами брэгговского резонанса для каждой новой пары, возрастает и общая отраженная оптическая мощность чувствительного элемента, что приводит к увеличению диапазона измерения и, как следствие, к повышению чувствительности, а также к улучшению соотношения сигнал-шум. При этом температурное воздействие оказывает влияние на каждую ЧВБР в составе чувствительного элемента и эквивалентно изменяет спектральную характеристику каждой ЧВБР чувствительной структуры, оставляя неизменным смещение спектра чувствительных ЧВБР от стабилизированных, что в свою очередь приводит к отсутствию необходимости в дополнительном механизме температурной компенсации.The sensing element of the sensor for measuring longitudinal mechanical tension uses periodic refractive index modulation structures induced in an optical fiber with a change in period that is not constant along its length, called chirped fiber Bragg gratings, made in pairs with identical characteristics, in which one FBGF from a pair is sensitive to longitudinal mechanical tension , while the second one is stabilized at the same time and does not depend on the longitudinal mechanical load applied to the sensitive element, which, with an increase in the longitudinal mechanical tension, leads to a shift in the reflection spectrum of the sensitive structure to the long-wavelength region of the spectrum and, accordingly, to an increase in the total width of the reflection spectrum, which leads to to an increase in the reflected optical power, which in this context is the desired measurement value. With an increase in the number of FBG pairs in the sensing element, made with different Bragg resonance periods for each new pair, the total reflected optical power of the sensing element also increases, which leads to an increase in the measurement range and, as a result, to an increase in sensitivity, as well as to an improvement in the ratio signal-noise. In this case, the temperature effect affects each FBG in the composition of the sensitive element and equivalently changes the spectral characteristic of each FBG of the sensitive structure, leaving unchanged the shift of the spectrum of sensitive FBG from the stabilized ones, which in turn leads to the absence of the need for an additional temperature compensation mechanism.

Для этого при изготовлении чувствительного элемента на участке оптического волокна размечаются две области, одна из которых используется для последовательной записи первых из пар ЧВБР, в то время как другая используется для записи вторых из пар ЧВБР. ЧВБР в составе одной пары индуцируются сначала в одну область, а затем в другую, после чего происходит настройка схемы записи под параметры следующей пары чувствительных структур с обязательным изменением периода для каждой следующей пары во избежание взаимного перекрытия спектров каждой пары ЧВБР, после чего производится запись следующей пары ЧВБР. После изготовления участка оптического волокна с индуцированными в нем ЧВБР, он закрепляется на оснастке чувствительного элемента. Нечувствительность к продольному механическому натяжению стабилизированных ЧВБР обеспечивается локальным местом крепления к исследуемому объекту: часть оснастки, на которой закреплены первые из пар ЧВБР, жестко закреплена на объекте исследования в 4-х точках по периметру данной области и испытывает продольное механическое натяжение вместе с исследуемым объектом и, соответственно, передает продольное механическое натяжение в осевую нагрузку первых из пар ЧВБР, в то время как вторые из пар ЧВБР находятся в области оснастки, не испытывающей на себе влияние продольного механического натяжения, испытываемого исследуемым объектом, ввиду не жесткого крепления данной части оснастки в 2-х точках с одной из сторон данной области.To do this, during the manufacture of the sensitive element, two areas are marked on the section of the optical fiber, one of which is used for sequential recording of the first of the FBG pairs, while the other is used for recording the second of the FBG pairs. FBGGs in one pair are induced first into one region and then into another, after which the recording scheme is adjusted to the parameters of the next pair of sensitive structures with a mandatory change in the period for each next pair in order to avoid mutual overlapping of the spectra of each pair of FBGDs, after which the next recording is performed. pairs of CHVBR. After fabrication of the section of the optical fiber with FBGs induced in it, it is fixed on the snap-in of the sensitive element. The insensitivity to longitudinal mechanical tension of stabilized FBGs is ensured by the local attachment point to the object under study: the part of the tooling, on which the first of the pairs of FBGs are fixed, is rigidly fixed on the object of study at 4 points along the perimeter of this area and experiences longitudinal mechanical tension together with the object under study and , respectively, transfers the longitudinal mechanical tension to the axial load of the first of the pairs of FBBRs, while the second of the pairs of FBBRs are in the area of the tooling, which is not affected by the longitudinal mechanical tension experienced by the object under study, due to the non-rigid fastening of this part of the tooling in 2 -x points on one of the sides of the given area.

При увеличении количества пар опрашиваемых ЧВБР происходит расширение диапазона измеряемой величины, которой в данном случае является отраженная оптическая мощность, что в свою очередь приводит к улучшению отношения сигнал шум в измеряемом сигнале. Кроме того, увеличение диапазона измеряемой мощности приводит к снижению требований к чувствительности измерительного оборудования.With an increase in the number of pairs of interrogated FBGs, the range of the measured value expands, which in this case is the reflected optical power, which in turn leads to an improvement in the signal-to-noise ratio in the measured signal. In addition, an increase in the range of the measured power leads to a decrease in the requirements for the sensitivity of the measuring equipment.

В способе измерения продольного механического натяжения вышеописанный чувствительный элемент закрепляется на объекте исследования. Для опроса данного чувствительного элемента используется излучение широкополосного источника излучения, спектральная часть которого соответствует области спектра отражения чувствительного элемента. Излучение, сгенерированное широкополосным источником, через оптоволоконный кабель подается на опрашиваемую структуру чувствительного элемента. Отраженное от чувствительной структуры излучение транслируется в обратном направлении по оптоволоконному кабелю и поступает на измеритель мощности. При приложении продольного механического натяжения к чувствительному элементу датчика спектр опрашиваемой структуры уширяется, что приводит к увеличению отраженной оптической мощности, которое можно измерить при помощи измерителя мощности и интерпретировать в изменение продольного механического натяжения, пользуясь предварительным расчетом зависимости приложенного механического натяжения и выполнив калибровку датчика.In the method for measuring the longitudinal mechanical tension, the above-described sensing element is fixed on the object of study. To interrogate this sensitive element, the radiation of a broadband radiation source is used, the spectral part of which corresponds to the region of the reflection spectrum of the sensitive element. The radiation generated by a broadband source is fed through a fiber optic cable to the interrogated structure of the sensing element. The radiation reflected from the sensitive structure is transmitted in the opposite direction along the fiber optic cable and enters the power meter. When a longitudinal mechanical tension is applied to the sensitive element of the sensor, the spectrum of the interrogated structure is broadened, which leads to an increase in the reflected optical power, which can be measured with a power meter and interpreted as a change in the longitudinal mechanical tension, using a preliminary calculation of the dependence of the applied mechanical tension and calibrating the sensor.

В оптическом волокне попарно индуцируются ЧВБР с идентичными параметрами. Каждая первая ЧВБР из пары записывается в область оптического волокна, которая при закреплении на оснастке будет чувствительна к продольному механическому натяжению. Каждая вторая из пары ЧВБР индуцируется в область, которая, при закреплении на оснастке будет изолирована от продольного механического натяжения. Далее происходит изменение периода брэгговского резонанса записываемых ЧВБР, и индуцируется следующая пара ЧВБР. В случае необходимости при записи следующей пары могут быть изменены дополнительные параметры записи ЧВБР, такие как: длина ЧВБР или время экспозиции (коэффициент отражения). В состав чувствительного элемента входит как минимум две пары ЧВБР с идентичными параметрами внутри пары. После изготовления оптического волокна с индуцированными в нем ЧВБР оно прикрепляется к оснастке посредством соединения кварцевой части оптического волокна с поверхностью оснастки.FBGs with identical parameters are induced in pairs in an optical fiber. Each first FBG from a pair is recorded in the region of the optical fiber, which, when attached to the snap, will be sensitive to longitudinal mechanical tension. Every second of a pair of FBGs is induced into the region, which, when attached to the tooling, will be isolated from the longitudinal mechanical tension. Next, the period of the Bragg resonance of the recorded FBGs changes, and the next pair of FBGs is induced. If necessary, when recording the next pair, additional FBG recording parameters can be changed, such as: FBG length or exposure time (reflection coefficient). The sensing element includes at least two pairs of FBGs with identical parameters within the pair. After fabrication of the optical fiber with FBGs induced in it, it is attached to the tooling by connecting the quartz part of the optical fiber to the surface of the tooling.

Оптическое излучение, производимое широкополосным источником, попадает на опрашиваемую структуру, после чего часть спектра, соответствующая длине волны брэгговского резонанса, отражается от нее в обратном направлении по оптическому волокну, где попадает на измеритель оптической мощности. При воздействии продольного механического натяжения на область оптического волокна, содержащую в себе чувствительную часть опрашиваемой структуры, происходит смещение длин волн брэгговского резонанса соответствующих ЧВБР в длинноволновую область спектра. При этом стабилизированная часть чувствительного элемента не испытывает на себе воздействия продольного механического натяжения и сохраняет свои спектральные характеристики. В этом случае происходит уширение спектра отражения всего чувствительного элемента, что приводит к увеличению отраженной оптической мощности. Вследствие увеличения области спектральной селективности чувствительного элемента можно утверждать, что увеличивается и общая отраженная оптическая мощность данной структуры. Используя изменение амплитуды отраженного оптического излучения от такой чувствительной структуры, можно производить опрос при помощи достаточно тривиального измерения оптической мощности.Optical radiation produced by a broadband source falls on the interrogated structure, after which a part of the spectrum corresponding to the Bragg resonance wavelength is reflected from it in the opposite direction along the optical fiber, where it enters the optical power meter. When longitudinal mechanical tension is applied to the region of the optical fiber containing the sensitive part of the interrogated structure, the Bragg resonance wavelengths of the corresponding FBGs are shifted to the long-wavelength region of the spectrum. In this case, the stabilized part of the sensing element does not experience the effects of longitudinal mechanical tension and retains its spectral characteristics. In this case, the reflection spectrum of the entire sensitive element is broadened, which leads to an increase in the reflected optical power. Due to the increase in the region of spectral selectivity of the sensitive element, it can be argued that the total reflected optical power of this structure also increases. Using the change in the amplitude of the reflected optical radiation from such a sensitive structure, it is possible to interrogate using a fairly trivial measurement of optical power.

Сущность заявленного чувствительного элемента и способа опроса датчика измерения продольного механического натяжения поясняется чертежами.The essence of the claimed sensing element and the method of interrogating the sensor measuring the longitudinal mechanical tension is illustrated by drawings.

На Фиг. 1 приведена схема записи ЧВБР в оптическое волокно.On FIG. Figure 1 shows a diagram of writing a FBG into an optical fiber.

На Фиг. 2 приведено схематическое изображение чувствительного элемента датчика измерения продольного механического натяжения.On FIG. 2 shows a schematic representation of the sensing element of the sensor for measuring longitudinal mechanical tension.

На Фиг. 3 приведено устройство опроса датчика измерения продольного механического натяжения.On FIG. 3 shows a device for interrogating a sensor for measuring longitudinal mechanical tension.

На Фиг. 4 приведен пример спектра отражения от двух пар ЧВБР в трех положениях натяжения.On FIG. Figure 4 shows an example of a reflection spectrum from two pairs of FBGs in three tension positions.

На Фиг. 5 приведен пример зависимости изменения отраженной оптической мощности от величины приложенного продольного механического натяжения.On FIG. Figure 5 shows an example of the dependence of the change in the reflected optical power on the value of the applied longitudinal mechanical tension.

Принятые обозначения на фигурах:Accepted designations on the figures:

λ - длина волныλ - wavelength

P - оптическая мощностьP - optical power

ε - деформацияε - deformation

R - отраженная оптическая мощностьR - reflected optical power

1 - оптическое волокно1 - optical fiber

2 - ЧВБР2 - CHVBR

3 - клеевое соединение3 - adhesive connection

4 - оснастка чувствительного элемента4 - equipment of the sensitive element

5 - область оснастки чувствительная к продольному механическому продольному механическому натяжению5 - tooling area sensitive to longitudinal mechanical longitudinal mechanical tension

6 - область оснастки не чувствительная к продольному механическому продольному механическому натяжению6 - tooling area not sensitive to longitudinal mechanical longitudinal mechanical tension

7 - полость для сварного соединения7 - cavity for welded joint

8 - отверстие для болтового соединения8 - hole for bolted connection

9 - чувствительный элемент9 - sensitive element

10 - исследуемый объект10 - object under study

11 - Y - ответвитель11 - Y - coupler

12 - широкополосный источник излучения12 - broadband radiation source

13 - измеритель оптической мощности13 - optical power meter

Чувствительный элемент представляет собой оптическое волокно 1, в котором сформированы ЧВБР 2, закрепленное при помощи клеевого соединения 3 на оснастке 4. Первые из пар ЧВБР располагаются на оснастке 4 в области 5, которая испытывает на себе приложенное к исследуемому объекту продольное механическое натяжение. Вторые из пар ЧВБР закреплены на оснастке 4 в области 6, которая не испытывает на себе приложенного механического натяжения, передаваемого исследуемым объектом.The sensitive element is an optical fiber 1, in which FBGs 2 are formed, fixed by means of an adhesive connection 3 on a snap-in 4. The first of the pairs of FBGs are located on a snap-in 4 in region 5, which experiences a longitudinal mechanical tension applied to the object under study. The second of the pairs of FBGs are fixed on the snap 4 in the region 6, which does not experience the applied mechanical tension transmitted by the object under study.

Способ измерения продольного механического натяжения осуществляется с помощью чувствительного элемента, представленного на фиг. 2 и устройства, представленного на Фиг. 3. При помощи полостей для сварного соединения 7 или отверстий для болтового соединения 8, чувствительный элемент 9 жестко закрепляется на исследуемом объекте 10. Чувствительный элемент 9 соединен посредством оптического волокна 1 через Y-ответвитель 11 с широкополосным источником излучения 12 и измерителем оптической мощности 13. Оптическое излучение, генерируемое широкополосным источником излучения 12 через Y-ответвитель 11, проходит к чувствительному элементу 9 тензометрического датчика, где отраженная от ЧВБР 2 часть оптического излучения направляется в обратном направлении и попадает на измеритель оптической мощности 13. При приложении продольного механического натяжения на исследуемый объект ЧВБР 2 в области 5 испытывают изменения в спектре отражения, и их центральная длина волны брэгговского резонанса смещается в длинноволновую область. Это приводит к уширению общего спектра отражения n-пар ЧВБР, что продемонстрировано на конкретном примере исследования двух пар ЧВБР, приведенном на фиг. 4.The method for measuring the longitudinal mechanical tension is carried out using a sensitive element shown in Fig. 2 and the device shown in FIG. 3. With the help of cavities for a welded joint 7 or holes for a bolted connection 8, the sensing element 9 is rigidly fixed on the object under study 10. The sensing element 9 is connected via an optical fiber 1 through a Y-coupler 11 with a broadband radiation source 12 and an optical power meter 13. The optical radiation generated by the broadband radiation source 12 through the Y-coupler 11 passes to the sensitive element 9 of the strain gauge, where the part of the optical radiation reflected from the FBG 2 is directed in the opposite direction and enters the optical power meter 13. When longitudinal mechanical tension is applied to the object under study FBBR 2 in region 5 experience changes in the reflection spectrum, and their central wavelength of the Bragg resonance is shifted to the long wavelength region. This leads to a broadening of the total reflection spectrum of n-pairs of FBGs, which is demonstrated by a specific example of the study of two pairs of FBGs shown in Fig. 4.

Конкретный пример выполнения чувствительного элемента и способа измерения продольного механического натяжения был осуществлен следующим образом. В оптическое волокно стандарта SMF-28, подвергнутое предварительной водородной обработке при 100 атмосферах давления водорода и температуре 50° в течении двух недель, были индуцированы две пары ЧВБР. Изготовление ЧВБР осуществлялась при помощи интерферометрической схемы записи, реализованной на основе интерферометра Тальбота и KrF эксимерной лазерной системы. Сначала производилась запись одной пары ЧВБР. Индуцировалась первая ЧВБР из пары: центральная длина волны брэгговского резонанса составила 1564 нм при длине индуцируемой структуры 6 мм, а также был достигнут коэффициент отражения близкий к 100%. После окончания процедуры записи границы записываемой структуры отмечались при помощи маркера и производилась трансляция волокна вдоль области записи на 30 мм, после чего производилось изготовление второй ЧВБР из пары при идентичных параметрах записи. Далее производилась перестройка схемы записи: изменялся период интерференционной картины для изменения периода длины волны брэгговского резонанса записываемой ЧВБР, после чего производилось изготовление второй пары ЧВБР. В данном случае длина волны брэгговского резонанса второй пары ЧВБР составила 1569,5 нм при прочих идентичных условиях записи. Чувствительная и стабилизированные ЧВБР из второй пары индуцировались в оптическое волокно на расстоянии 10 мм от соответствующих ЧВБР из первой пары.A specific example of the execution of the sensing element and the method for measuring the longitudinal mechanical tension was carried out as follows. Two pairs of FBGs were induced into an optical fiber of the SMF-28 standard, subjected to preliminary hydrogen treatment at 100 atmospheres of hydrogen pressure and a temperature of 50°C for two weeks. The production of FBGs was carried out using an interferometric recording scheme implemented on the basis of a Talbot interferometer and a KrF excimer laser system. First, one pair of FBBRs was recorded. The first FBG of the pair was induced: the central wavelength of the Bragg resonance was 1564 nm, the length of the induced structure was 6 mm, and a reflection coefficient close to 100% was also achieved. After the end of the recording procedure, the boundaries of the structure to be recorded were marked with a marker and the fiber was translated along the recording area by 30 mm, after which the second FBBR was made from a pair with identical recording parameters. Next, the recording scheme was rebuilt: the period of the interference pattern was changed to change the period of the Bragg resonance wavelength of the recorded FBG, after which the second pair of FBG was made. In this case, the wavelength of the Bragg resonance of the second pair of FBGs was 1569.5 nm under otherwise identical recording conditions. The sensitive and stabilized FBGs from the second pair were induced into the optical fiber at a distance of 10 mm from the corresponding FBGs from the first pair.

Далее участок оптического волокна с индуцированными в нем двумя парами ЧВБР закреплялся на оснастке чувствительного элемента при помощи клеевого соединения кварцевой части оптического волокна с поверхностью оснастки. В данном случае в качестве адгезива использовалась эпоксидная смола ЭД-20, но также могут быть применены и другие клеевые составы. Оснастка датчика может быть выполнена из металла, пластика, композитных материалов или др. В нашем же случае оснастка датчика была выполнена из инструментальной стали 12Х18Н10 с заданными пространственными характеристиками: ширина 25,4 мм; длина 132 мм, толщина 1 мм в соответствии с чертежом, изображенном на фиг. 2.Next, a section of the optical fiber with two pairs of FBGs induced in it was fixed on the snap-in of the sensitive element by means of adhesive bonding of the quartz part of the optical fiber to the surface of the snap-in. In this case, epoxy resin ED-20 was used as an adhesive, but other adhesive compositions can also be used. The sensor rigging can be made of metal, plastic, composite materials, etc. In our case, the sensor rigging was made of 12X18H10 tool steel with specified spatial characteristics: width 25.4 mm; length 132 mm, thickness 1 mm according to the drawing shown in fig. 2.

Далее чувствительный элемент при помощи системы лазерной сварки был закреплен на балке равного сопротивления изгибу, в данном случае являющейся исследуемым объектом, выполненной из рессорно-пружинной стали марки 60С2А, толщиной 8 мм. Соединение производилось таким образом, чтобы часть оснастки с закрепленными на ней первыми из пар ЧВБР была жестко зафиксирована на исследуемом объекте при помощи 4-х точек крепления по периметру данной области, и она испытывала продольное механическое натяжение вместе с объектом. В то же время часть оснастки на которой закрепляются вторые из пар ЧВБР закреплялась на исследуемом объекте не жестко при помощи 2-х точек соединения на одной из сторон периметра данной области. Соединение с исследуемым объектом может производиться также при помощи болтового, или в случае необходимости, при помощи клеевого соединения. На балку прикладывалась нагрузка в диапазоне от 0 до 1020 мкм/м.Then, using a laser welding system, the sensitive element was fixed on a beam of equal resistance to bending, which in this case is the object under study, made of 60S2A spring steel, 8 mm thick. The connection was made in such a way that the part of the tooling with the first of the pairs of FBBRs attached to it was rigidly fixed on the object under study using 4 attachment points along the perimeter of this area, and it experienced longitudinal mechanical tension together with the object. At the same time, the part of the rigging on which the second of the pairs of PVBRs is attached was not rigidly attached to the object under study with the help of 2 connection points on one side of the perimeter of this area. The connection to the object under study can also be made with the help of a bolt, or, if necessary, with the help of an adhesive connection. A load was applied to the beam in the range from 0 to 1020 µm/m.

Опрос датчика производился при помощи устройства опроса чувствительного элемента в соответствии с фиг. 3. В качестве источника широкополосного излучения использовался источник излучения на базе суперлюминисцентного диода фирмы Thorlabs марки SSFC1550S-A2. В качестве измерителя оптической мощности использовалось устройство производства Thorlabs марки PM20. В результате опроса чувствительного элемента были получены выходные данные, представленные на фиг. 5. Таким же образом при помощи анализатора спектра производства фирмы Yokogawa марки AQ6370C были получены спектры отражения чувствительного элемента в трех положениях прикладываемого продольного механического натяжении, представленные на фиг. 4.The sensor was interrogated using the sensing element interrogator in accordance with FIG. 3. As a source of broadband radiation, a radiation source based on a Thorlabs superluminescent diode (SSFC1550S-A2) was used. Thorlabs PM20 was used as an optical power meter. As a result of interrogation of the sensing element, the output data presented in Fig. 5. In the same way, using a spectrum analyzer manufactured by Yokogawa brand AQ6370C, the reflectance spectra of the sensing element were obtained at three positions of the applied longitudinal mechanical tension, shown in FIG. 4.

Заявляемые чувствительный элемент и способ измерения продольного механического натяжения объекта обеспечивают следующие преимущества.The inventive sensing element and method for measuring the longitudinal mechanical tension of an object provide the following advantages.

Использование амплитудного метода опроса чувствительного элемента приводит к использованию менее требовательных к условиям эксплуатации и более доступных сенсорных устройств - измерителей оптической мощности, в отличие от спектральной методики опроса где требуются спектральные устройства опроса имеющие высокие требования к условиям эксплуатации.The use of the amplitude method of polling a sensitive element leads to the use of less demanding and more affordable sensor devices - optical power meters, in contrast to the spectral polling technique where spectral polling devices are required that have high requirements for operating conditions.

Применение множества пар ЧВБР приводит к увеличению диапазона измеряемого сигнала. Увеличение диапазона повышает точность измерений конечного устройства, улучшает отношение сигнал-шум, а также позволяет снизить требования к используемому измерительному оборудованию.The use of multiple pairs of FBG leads to an increase in the range of the measured signal. Increasing the range increases the measurement accuracy of the end device, improves the signal-to-noise ratio, and also allows you to reduce the requirements for the measuring equipment used.

Ввиду того, что температурное влияние происходит на всю опрашиваемую структуру целиком и оказывает воздействие на спектральную селективность всего чувствительного элемента, относительное смещение спектральных характеристик чувствительной части от стабилизированной неизменно. Данный факт обуславливает отсутствие необходимости в обеспечении дополнительного механизма температурной компенсации.Due to the fact that the temperature effect occurs on the entire interrogated structure as a whole and affects the spectral selectivity of the entire sensitive element, the relative shift of the spectral characteristics of the sensitive part from the stabilized one is unchanged. This fact makes it unnecessary to provide an additional mechanism for temperature compensation.

Помимо прочего, данный сенсор обладает стандартными положительными свойствами волоконно-оптических датчиков, такими как: электромагнитная пассивность, высокая сопротивляемость воздействию окружающей среды, малые массогабаритные параметры.Among other things, this sensor has the standard positive properties of fiber-optic sensors, such as: electromagnetic passivity, high resistance to environmental influences, small weight and size parameters.

Таким образом, заявленный технический результат достигается.Thus, the claimed technical result is achieved.

Claims (2)

1. Чувствительный элемент волоконно-оптического тензометрического датчика для измерения продольного механического натяжения, включающий закрепленное на оснастке оптическое волокно, в котором сформирована пара волоконных брэгговских решеток (ВБР), причем одна ВБР из пары изолирована от воздействия продольного механического натяжения, отличающийся тем, что оптическое волокно содержит не менее двух n-пар чирпированных волоконных брэгговских решеток (ЧВБР), сформированных в оптическом волокне попарно и разнесенных по длине волокна, имеющих идентичные параметры внутри пары, при этом каждая последующая из сформированных пар ЧВБР отличается от предыдущей пары значением периода брэгговского резонанса.1. The sensing element of a fiber-optic strain gauge for measuring longitudinal mechanical tension, including an optical fiber fixed to a snap, in which a pair of fiber Bragg gratings (FBGs) is formed, and one FBG from a pair is isolated from the effects of longitudinal mechanical tension, characterized in that the optical the fiber contains at least two n-pairs of chirped fiber Bragg gratings (FBGGs) formed in pairs in the optical fiber and spaced along the length of the fiber, having identical parameters inside the pair, with each subsequent of the formed pairs of FBGGs differing from the previous pair by the value of the Bragg resonance period. 2. Способ измерения продольного механического натяжения исследуемого объекта волоконно-оптическим тензометрическим датчиком, включающий установку на исследуемый объект чувствительного элемента датчика, представляющего собой закрепленное на оснастке оптическое волокно, в котором сформирована пара волоконных брэгговских решеток, облучение чувствительного элемента оптическим излучением источника излучения и регистрацию полученного отклика, отличающийся тем, что на испытуемый объект устанавливают чувствительный элемент, в котором сформированы n-пар чирпированных волоконных брэгговских решеток (ЧВБР), разнесенных по длине волокна и имеющих идентичные параметры внутри пары, где n не менее двух, а каждая последующая из сформированных пар ЧВБР отличается от предыдущей пары значением периода брэгговского резонанса, при этом оптическое волокно со сформированными в нем первыми из пар чирпированных волоконных брэгговских решеток (ЧВБР) закреплено на части оснастки, которая испытывает на себе продольное механическое натяжение, а оптическое волокно со сформированными в нем вторыми ЧВБР из пар закреплено на части оснастки, изолированной от воздействия продольного механического натяжения, регистрируют отраженную оптическую мощность и измеряют изменение амплитуды полученного сигнала, по которому определяют продольное механическое натяжение.2. A method for measuring the longitudinal mechanical tension of the object under study with a fiber-optic strain gauge, which includes installing a sensitive element of the sensor on the object under study, which is an optical fiber fixed on a tooling, in which a pair of fiber Bragg gratings is formed, irradiating the sensitive element with optical radiation from a radiation source and registering the obtained response, characterized in that a sensitive element is installed on the test object, in which n-pairs of chirped fiber Bragg gratings (FBGGs) are formed, spaced along the length of the fiber and having identical parameters inside the pair, where n is at least two, and each subsequent of the formed pairs FBGD differs from the previous pair by the value of the Bragg resonance period, while the optical fiber with the first of the pairs of chirped fiber Bragg gratings (FBGG) formed in it is fixed to the part of the equipment, which is tested on itself. the optical fiber with the second FBG formed in it from pairs is fixed on the part of the equipment isolated from the impact of the longitudinal mechanical tension, the reflected optical power is recorded and the change in the amplitude of the received signal is measured, by which the longitudinal mechanical tension is determined.
RU2021119791A 2021-07-06 2021-07-06 Sensing element of a fiber-optic strain gauge for measuring longitudinal mechanical tension and a method for measuring the longitudinal mechanical tension of an object with a fiber-optic strain gauge RU2771446C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021119791A RU2771446C1 (en) 2021-07-06 2021-07-06 Sensing element of a fiber-optic strain gauge for measuring longitudinal mechanical tension and a method for measuring the longitudinal mechanical tension of an object with a fiber-optic strain gauge

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021119791A RU2771446C1 (en) 2021-07-06 2021-07-06 Sensing element of a fiber-optic strain gauge for measuring longitudinal mechanical tension and a method for measuring the longitudinal mechanical tension of an object with a fiber-optic strain gauge

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2771446C1 true RU2771446C1 (en) 2022-05-04

Family

ID=81459025

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021119791A RU2771446C1 (en) 2021-07-06 2021-07-06 Sensing element of a fiber-optic strain gauge for measuring longitudinal mechanical tension and a method for measuring the longitudinal mechanical tension of an object with a fiber-optic strain gauge

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2771446C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2816110C1 (en) * 2023-11-21 2024-03-26 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО " (Университет ИТМО) Sensitive element of fiber-optic sensor and method of dynamic measurement of speed, weight and distance between wheels of vehicles

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104019760A (en) * 2014-06-23 2014-09-03 上海交通大学 Sensitivity enhancement demodulation method and device of fiber optical Bragg grating strain sensor
RU2617913C2 (en) * 2012-10-23 2017-04-28 Зе Боинг Компани Fibre-optic strain gauge based on compound photonic crystal plate elements, system and method for producing and use
RU2622479C2 (en) * 2012-03-16 2017-06-15 Конинклейке Филипс Н.В. Optical measurement system for determining position and/or form of associated object
RU2643686C2 (en) * 2015-08-17 2018-02-05 Общество с ограниченной ответственностью "Инновационное предприятие "НЦВО-ФОТОНИКА" (ООО ИП "НЦВО-Фотоника") Fibre-optic tensometric sensor
US10584959B2 (en) * 2016-11-30 2020-03-10 Hottinger Baldwin Messtechnik Gmbh Weldable FBG strain sensor arrangement
RU2729376C1 (en) * 2017-06-02 2020-08-06 Арселормиттал Method of determining deformation and corresponding equipment

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2622479C2 (en) * 2012-03-16 2017-06-15 Конинклейке Филипс Н.В. Optical measurement system for determining position and/or form of associated object
RU2617913C2 (en) * 2012-10-23 2017-04-28 Зе Боинг Компани Fibre-optic strain gauge based on compound photonic crystal plate elements, system and method for producing and use
CN104019760A (en) * 2014-06-23 2014-09-03 上海交通大学 Sensitivity enhancement demodulation method and device of fiber optical Bragg grating strain sensor
RU2643686C2 (en) * 2015-08-17 2018-02-05 Общество с ограниченной ответственностью "Инновационное предприятие "НЦВО-ФОТОНИКА" (ООО ИП "НЦВО-Фотоника") Fibre-optic tensometric sensor
US10584959B2 (en) * 2016-11-30 2020-03-10 Hottinger Baldwin Messtechnik Gmbh Weldable FBG strain sensor arrangement
RU2729376C1 (en) * 2017-06-02 2020-08-06 Арселормиттал Method of determining deformation and corresponding equipment

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2816110C1 (en) * 2023-11-21 2024-03-26 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО " (Университет ИТМО) Sensitive element of fiber-optic sensor and method of dynamic measurement of speed, weight and distance between wheels of vehicles

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Guo et al. Temperature-insensitive fiber Bragg grating liquid-level sensor based on bending cantilever beam
Zhang et al. FBG-type sensor for simultaneous measurement of force (or displacement) and temperature based on bilateral cantilever beam
US7215416B2 (en) Method for measuring using optical fiber distributed sensor
Fernández-Valdivielso et al. Simultaneous measurement of strain and temperature using a fiber Bragg grating and a thermochromic material
Zhang et al. In-fiber grating optic sensors
Davis et al. Shape and vibration mode sensing using a fiber optic Bragg grating array
US5877426A (en) Bourdon tube pressure gauge with integral optical strain sensors for measuring tension or compressive strain
Xu et al. Thermally-compensated bending gauge using surface-mounted fibre gratings
JP5150445B2 (en) Optical fiber sensor device, temperature and strain measurement method, and optical fiber sensor
JP2008545124A (en) Optical strain gauge
CN114111909A (en) Fiber Bragg grating temperature and stress dual-parameter integrated sensing and demodulating system based on diffraction grating
Wada et al. Simultaneous distributed measurement of strain and temperature by polarization maintaining fiber Bragg grating based on optical frequency domain reflectometry
JP4403674B2 (en) Optical fiber sensor
Dmitriev et al. Strain gauge based on n-pairs of chirped fiber Bragg gratings
Vallan et al. Static characterization of curvature sensors based on plastic optical fibers
Kisała Generation of a zone chirp in uniform Bragg grating as a way of obtaining double functionality of a sensor
RU2771446C1 (en) Sensing element of a fiber-optic strain gauge for measuring longitudinal mechanical tension and a method for measuring the longitudinal mechanical tension of an object with a fiber-optic strain gauge
Haber et al. Analysis, compensation, and correction of temperature effects on FBG strain sensors
KR20190012921A (en) Submergence detection sensor using optical fiber grating
CN209181734U (en) Applied on strain gauge substrate and corresponding strain gauge
Klug et al. Test and calibration of 20 FBG based strain transducers
RU2816110C1 (en) Sensitive element of fiber-optic sensor and method of dynamic measurement of speed, weight and distance between wheels of vehicles
Gholampour et al. Fiber Bragg grating security fence with temperature compensation based on a tilted cantilever beam
Zhu et al. Fiber Bragg grating accelerometer with temperature insensitivity
Li et al. Non-invasive pipeline pressure monitoring based on intrinsic Fabry-Perot interferometers