测量模型试验材料多场信息的FBG传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种测量模型试验材料多场信息的FBG传感器，包括光纤光栅和基体，基体为立方体，中心设有通孔，光纤光栅穿过所述通孔，通孔两端通过灌胶使得基体与光纤光栅固连。所述光纤光栅位于通孔中心。本实用新型专利技术采用光纤光栅，其抗电磁干扰，灵敏度高，对应力应变等多场信息量测准确，可以有效避免传感器的啁啾效应。制作简单，实用性强。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于地质力学模型试验传感器，具体涉及一种测量模型试验材料多场信息的FBG传感器。
技术介绍
地质力学模型试验具有其直观、真实的特性，成为研究地下工程变形和破坏的重要手段。随着研究的深入，人们在地质力学模型试验时，迫切需要准确测量模型相似材料内部的应力、应变。在地质力学模型试验中，传感器的干扰作用会以相似比进行放大，对试验造成较大的干扰，严重者甚至会造成数据失效。光纤传感器因其体积小、可植入性好，成为测量模型相似材料内部应变场的有效手段。光纤Bragg光栅技术由于实时性好、定位精度高，对被测物干扰小，成为地质力学模型试验应力、应变、位移量测的首选光纤传感技术。王静提出了一种适用于模型试验的三向FBG(fiberBragggrating，光纤光栅)应变传感器（工程地质学报2013，21（2）182-187），利用钢制模具，将相似材料混合料压实制成边长3cm的正方体小块，将3根光纤光栅分别沿横向、纵向和45°方向黏贴在该相似材料正方体基体的一个外表面上，然后进行标定。用相似材料应变砖表面应变代表应变砖中心轴向应变，该方法虽在理论分析上可行，但在实际实验中由于端部效应、围压影响以及材料本身的泊松效应等影响，造成理论分析与实际测量结果难以符合。试验和数值分析结果表明，标定过程中正方体基体表面和正方体基体中间部位应变是不同的，因此将FBG黏贴在该相似材料正方体基体的一个外表面上，获得的应变数据并非传感器的真实应变。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种测量模型试验材料多场信息的FBG传感器，解决了地质力学模型试验材料的应力应变等多场信息量测的问题。实现本技术目的的技术解决方案为：一种测量模型试验材料多场信息的FBG传感器，包括光纤光栅和基体，基体为立方体，中心设有通孔，光纤光栅穿过所述通孔，通孔两端通过灌胶使得基体与光纤光栅固连。所述光纤光栅位于基体中心。所述光纤光栅位于通孔中心。一种测量模型试验材料多场信息的FBG传感器的加工方法，步骤如下：步骤1、制作基体：通过模具，制作一个中心设有通孔的立方体，为基体；步骤2、将光纤光栅穿过所述基体的通孔，并在通孔的一端灌胶，使基体与光纤光栅固连；步骤3、静置一段时间，待上述灌胶固化，在光纤光栅未固连的一端施加预拉力，并调整光纤光栅的单栅位置，使单栅位于基体中心，同时观测光纤光栅的波长变化，当波长到达预定值时，在通孔未灌胶的一端灌胶，使基体与光纤光栅固连；步骤4、静置一段时间，待灌胶固化，撤去预拉力，所述测量模型试验材料多场信息的FBG传感器制作完成。所述步骤2中，所述光纤光栅位于通孔中心。本技术与现有技术相比，其显著优点在于：（1）采用光纤光栅，其抗电磁干扰，灵敏度高。（2）对应力应变等多场信息量测准确。（3）可以有效避免传感器的啁啾效应。（4）制作简单，实用性强。附图说明图1为本技术测量模型试验材料多场信息的FBG传感器的结构示意图。图2为本技术实施例的传感器标定曲线图。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步详细描述。结合图1，一种测量模型试验材料多场信息的FBG传感器，包括光纤光栅1和基体2，基体2为立方体，中心设有通孔3（即通孔3穿过基体2任意两个相互平行的表面的中心），光纤光栅1穿过所述通孔3，通孔3两端通过灌胶使得基体2与光纤光栅1固连。所述光纤光栅1采用单栅光纤，所述单栅位于基体2中心。将光纤埋入基体2中心，可以有效的减少传感器在标定时的端部效应，并可消除应变砖表面应变分布不均匀对应变测量的影响，提高传感器标定的精确性和准确性。所述光纤光栅1位于通孔3中心。一种测量模型试验材料多场信息的FBG传感器的加工方法，步骤如下：步骤1、制作基体2：通过模具，制作一个中心设有通孔3的立方体，为基体2。步骤2、将光纤光栅1穿过所述基体2的通孔3，并在通孔3的一端灌胶，使基体2与光纤光栅1固连。步骤3、静置一段时间，待上述灌胶固化，在光纤光栅1未固连的一端施加预拉力，并调整光纤光栅1的位置，使光栅位于基体2中心，同时观测光纤光栅1的波长变化，当波长到达预定值时，在通孔3未灌胶的一端灌胶，使基体2与光纤光栅1固连。步骤4、静置一段时间，待灌胶固化，撤去预拉力，所述测量模型试验材料多场信息的FBG传感器制作完成。光纤光栅1两端与基体2通过灌胶连接，而不是光纤光栅1直接与基体2灌胶连接，可以有效避免由于光纤光栅处应变不均匀产生的啁啾效应。所述步骤2中，所述光纤光栅1位于通孔3中心。实施例1以测量模型试验材料应变的FBG传感器为例。一种测量模型试验材料多场信息的FBG传感器，包括光纤光栅1和基体2，基体2为立方体，中心设有通孔3（即通孔3穿过基体2顶面和底面的中心），光纤光栅1穿过所述通孔3，通孔3两端通过灌胶使得基体2与光纤光栅1固连。所述光纤光栅1位于基体2中心。所述光纤光栅1位于通孔3中心。一种测量模型试验材料多场信息的FBG传感器的加工方法，步骤如下：步骤1、制作基体2：首先把铁矿粉、重晶石粉、石英砂按规定配比称量后倒入搅拌机内充分搅拌均匀，然后加入松香酒精溶液进一步搅拌，再将混合料倒入钢制模具内，将混合料压实制成边长为4cm且中心留有孔洞的正方体，作为应变传感器的基体。步骤2、将去除涂覆层的光纤光栅1穿过所述基体2的通孔3，并在通孔3的一端灌胶（LOCTITE401），使基体2与光纤光栅1固连。步骤3、静置一段时间，待上述灌胶固化，在光纤光栅1未固连的一端施加预拉力，并调整光纤光栅1的位置，使光栅位于基体2中心，同时观测光纤光栅1的波长变化，当波长到达预定值时，在通孔3未灌胶的一端灌胶，使基体2与光纤光栅1固连。步骤4、静置一段时间，待灌胶固化，撤去预拉力，所述测量模型试验材料多场信息的FBG传感器制作完成。所述步骤2中，所述光纤光栅1位于通孔3中心。利用MTS压力机和加载装置对制成的传感器沿光纤轴向进行加载，采用微光SM125解调仪测得FBG光栅波长与应变的线性度很好，如图2所示。本技术采用光纤光栅，其抗电磁干扰，灵敏度高，对应力应变等多场信息量测准确，可以有效避免传感器的啁啾效应。制作简单，实用性强。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量模型试验材料多场信息的FBG传感器，其特征在于：包括光纤光栅（1）和基体（2），基体（2）为立方体，中心设有通孔（3），光纤光栅（1）穿过所述通孔（3），通孔（3）两端通过灌胶使得基体（2）与光纤光栅（1）固连。

【技术特征摘要】
1.一种测量模型试验材料多场信息的FBG传感器，其特征在于：包括光纤光栅（1）和基体（2），基体（2）为立方体，中心设有通孔（3），光纤光栅（1）穿过所述通孔（3），通孔（3）两端通过灌胶使得基体（2）与光纤光栅（1）固连。
2.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：王源，孙阳阳，段建立，张清华，张文渊，
申请(专利权)人：中国人民解放军理工大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32