一种光纤应变传感器预紧封装结构及方法技术

本申请实施例提供了一种光纤应变传感器预紧封装结构及方法，涉及光纤传感技术领域，包括光纤应变传感器，光纤应变传感器包括基片和传感光纤，传感光纤包括检测段和与检测段连接的自由段，检测段活动设置于基片表面；预紧封装结构还包括平移机构和基底板机构；平移机构、基底板机构沿传感光纤的延伸方向同轴线设置；基底板机构表面固定基片；平移机构包括调节组件和压紧组件，调节组件设置有第一压紧面，压紧组件设置有第二压紧面，第一压紧面和第二压紧面相对设置，自由段压紧于第一压紧面和第二压紧面之间；平移机构能够沿传感光纤的延伸方向往复移动以调节传感光纤的预紧量，以提高传感光纤预紧量的调节精度。提高传感光纤预紧量的调节精度。提高传感光纤预紧量的调节精度。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤应变传感器预紧封装结构及方法


[0001]本申请涉及光纤传感
，尤其涉及一种光纤应变传感器预紧封装结构及方法。

技术介绍

[0002]光纤应变传感器具有重量轻、体积小、抗电磁干扰等优点，因此，光纤应变传感器被广泛的应用于航空航天、电力能源、传统建筑以及石油化工等领域的应变监测。为了避免外部环境温度、振动等对光纤应变传感器的精度产生影响，通常将应变传感器的光纤放置于基片表面，再将基片和光纤固定于基底板机构上，从而形成光纤应变传感器的封装结构。
[0003]针对航空航天、电力能源、石油化工等特殊领域，工况环境温度大都超过200℃。当温度超过80℃时，光纤应变传感器封装结构的基片材料受到高温环境的影响，会产生热膨胀效应，从而导致传感光纤的拉伸量发生变化，影响应变检测精度，因此需要对应变传感器的传感光纤预紧量进行精确控制。
[0004]相关技术中，通常在光纤应变传感器中传感光纤的两端设置重力块，将传感光纤两端系在重力块上，通过拉伸重力块来调节传感光纤的预紧量。
[0005]然而，在拉伸重力块的过程中，传感光纤的稳定性较差，致使光纤应变传感器中传感光纤预紧量的调节控制精度较低。

技术实现思路

[0006]本申请实施例提供了一种光纤应变传感器预紧封装结构，以解决相关技术中光纤应变传感器中传感光纤预紧量调节精度较低的技术问题。
[0007]第一方面，本申请实施例提供了一种光纤应变传感器预紧封装结构，包括光纤应变传感器，光纤应变传感器包括基片和传感光纤，光纤应变传感光纤包括检测段和与检测段连接的自由段，检测段活动设置于基片表面；预紧封装结构还包括平移机构和基底板机构；平移机构、基底板机构沿传感光纤的延伸方向同轴线设置；基底板机构表面固定基片；平移机构包括调节组件和压紧组件，调节组件设置有第一压紧面，压紧组件设置有第二压紧面，第一压紧面和第二压紧面相对设置，自由段压紧于第一压紧面和第二压紧面之间；
[0008]平移机构能够沿传感光纤的延伸方向往复移动以调节传感光纤的预紧量。
[0009]在一种可行的实现方式中，调节组件包括固定件和移动件，移动件的一侧设置于固定件，移动件的另一侧设置有第一压紧面；移动件被配置为与固定件产生沿传感光纤延伸方向上的相对位移，以带动压紧组件移动。
[0010]在一种可行的实现方式中，调节组件还包括微分头，微分头包括安装套和调节筒，
调节筒设置于安装套内，且调节筒能够相对于安装套移动；安装套和调节筒中的一者固定于固定件，安装套和调节筒中的另一者固定于移动件，以使固定件与移动件产生相对位移。
[0011]在一种可行的实现方式中，压紧组件包括压紧板和锁紧件，锁紧件被配置为穿过压紧板将压紧板固定于移动件表面。
[0012]在一种可行的实现方式中，自由段设置有两个，两个自由段分别设置于检测段的两侧；平移机构对称设置于基底板机构的两侧，两个自由段分别固定于两个平移机构。
[0013]在一种可行的实现方式中，预紧封装结构还包括底板，基底板机构、平移机构均设置于底板。
[0014]在一种可行的实现方式中，基底板机构包括加热板，基片固定于加热板表面；加热板内设置有电加热丝，电加热丝被配置为对加热板加热以融化焊料，焊料被配置为将检测段固定于基片。
[0015]在一种可行的实现方式中，加热板内部还设置有冷却流道，冷却流道用于储存冷却液。
[0016]在一种可行的实现方式中，基底板机构还包括控制器和温度传感器，温度传感器和电加热丝分别和控制器连接，温度传感器被配置为检测加热板的温度，并向控制器输出一温度信号；控制器设置有温度阈值，当温度信号的温度值大于温度阈值时，控制器向电加热丝输出一停止加热的信号。
[0017]在一种可行的实现方式中，预紧封装结构还包括光纤解调仪，光纤解调仪和传感光纤的一个自由段的一端连接，光纤解调仪被配置为实时监测传感光纤的波长变化。
[0018]在一种可行的实现方式中，第一压紧面和第二压紧面均设置有防滑件。
[0019]第二方面，本申请实施例还提供了一种光纤应变传感器预紧封装方法，包括第一方面任一技术方案中的预紧封装结构，预紧封装方法包括以下步骤：调整平移机构，使平移机构位于初始位置；将传感光纤的自由段压紧于第一压紧面和第二压紧面之间；移动平移机构，使平移机构沿传感光纤的延伸方向往复移动以调节传感光纤的预紧量。
[0020]在一种可行的实现方式中，在移动平移机构，使平移机构沿传感光纤的延伸方向往复移动以调节传感光纤的预紧量步骤之前，还包括：向背离基底板机构的方向移动平移机构，以对传感光纤进行初步预紧，保证传感光纤处于紧绷状态；通过电加热丝对加热板进行加热，以熔融焊料；当加热板加热至预设温度时，通过光纤解调仪接收检测段波长并对波长进行实时解调，根据波长变化计算中心波长预紧量。
[0021]在一种可行的实现方式中，检测段的中心波长预紧变化量为：；其中，表示检测段的中心波长预紧变化量；表示在电加热丝对加热板进行加
热以前，检测段自由状态下的中心波长；表示在加热板加热至预设温度并达到预设预紧状态后，检测段的中心波长；表示加热板的预设温度；表示初始环境温度；T
C
表示检测段温度系数；α表示基片材料的热膨胀系数；为检测段的应变系数。
[0022]在一种可行的实现方式中，所述光纤应变传感器微应变预紧量为：；其中，表示光纤应变传感器微应变预紧量；表示所述检测段的中心波长预紧变化量；为检测段的应变系数。
[0023]第一方面，本申请实施例提供了一种光纤应变传感器预紧封装结构，通过将平移机构和基底板机构沿传感光纤的延伸方向同轴线设置，能够保证在预紧过程中，传感光纤始终沿水平方向移动，从而保证在调整传感光纤预紧量中的稳定性。本申请实施例通过第一压紧面和第二压紧面的设置，且将自由段压紧于第一压紧面和第二压紧面之间，能够对传感光纤起到固定的作用，相较于现有技术中仅是系在重力块上，本申请实施例中对于传感光纤的夹紧面较大，能够提高对传感光纤固定的稳定性，从而进一步提高对于预紧量调节的精确性。
[0024]第二方面，本申请实施例提供了一种光纤应变传感器预紧封装方法，该封装方法采用第一方面任一技术方案中的预紧封装结构，因而具有第一方面任一技术方案中预紧封装结构的有益效果，在此不再赘述。
附图说明
[0025]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本申请一实施例提供的一种光纤应变传感器预紧封装结构的结构示意图一；图2是图1的俯视图；图3是图1中的部分结构放大示意图；图4是图1中加热板和基片的装配示意图；图5是图1中加热板的另一结构示意图；图6是本申请一实施例提供的一种光纤应变传感器预紧封装结构的结构示意图二；图7是本申请一实施例提供的一种光纤应变传感器预紧封装方法的方法流程图。
[0026]附图标记说明：100本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光纤应变传感器预紧封装结构，包括光纤应变传感器（100），所述光纤应变传感器（100）包括基片（110）和传感光纤（120），所述传感光纤（120）包括检测段（122）和与检测段（122）连接的自由段（121），所述检测段（122）活动设置于所述基片（110）表面，其特征在于，所述预紧封装结构还包括平移机构（200）和基底板机构（300）；所述平移机构（200）、所述基底板机构（300）沿所述传感光纤（120）的延伸方向同轴线设置；所述基底板机构（300）表面固定所述基片（110）；所述平移机构（200）包括调节组件（210）和压紧组件（220），所述调节组件（210）设置有第一压紧面，所述压紧组件（220）设置有第二压紧面，所述第一压紧面和所述第二压紧面相对设置，所述自由段（121）压紧于所述第一压紧面和所述第二压紧面之间；所述平移机构（200）能够沿传感光纤（120）的延伸方向往复移动以调节所述传感光纤（120）的预紧量。2.根据权利要求1所述的一种光纤应变传感器预紧封装结构，其特征在于，所述调节组件（210）包括固定件（211）和移动件（212），所述移动件（212）的一侧设置于所述固定件（211），所述移动件（212）的另一侧设置有所述第一压紧面；所述移动件（212）被配置为与所述固定件（211）产生沿所述传感光纤（120）延伸方向上的相对位移，以带动所述压紧组件（220）移动。3.根据权利要求2所述的一种光纤应变传感器预紧封装结构，其特征在于，所述调节组件（210）还包括微分头（213），所述微分头（213）包括安装套和调节筒，所述调节筒设置于所述安装套内，且所述调节筒能够相对于所述安装套移动；所述安装套和所述调节筒中的一者固定于所述固定件（211），所述安装套和所述调节筒中的另一者固定于所述移动件（212），以使所述固定件（211）与所述移动件（212）产生相对位移。4.根据权利要求3所述的一种光纤应变传感器预紧封装结构，其特征在于，所述压紧组件（220）包括压紧板（221）和锁紧件（222），所述锁紧件（222）被配置为穿过所述压紧板（221）将所述压紧板（221）固定于所述移动件（212）表面。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的一种光纤应变传感器预紧封装结构，其特征在于，所述自由段（121）设置有两个，两个所述自由段（121）分别设置于所述检测段（122）的两侧；所述平移机构（200）对称设置于所述基底板机构（300）的两侧，两个所述自由段（121）分别固定于两个所述平移机构（200）。6.根据权利要求1
‑
4任一项所述的一种光纤应变传感器预紧封装结构，其特征在于，所述预紧封装结构还包括底板（500），所述基底板机构（300）、所述平移机构（200）均设置于所述底板（500）。7.根据权利要求1
‑
4任一项所述的一种光纤应变传感器预紧封装结构，其特征在于，所述基底板机构（300）包括加热板（310），所述基片（110）固定于所述加热板（310）表面；所述加热板（310）内设置有电加热丝（311），所述电加热丝（311）被配置为对所述加热板（310）加热以融化焊料，所述焊料被配置为将所述检测段（122）固定于所述基片（110）。8.根据权利要求7所述的一种光纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵林，王纪强，李振，侯墨语，
申请(专利权)人：山东省科学院激光研究所，
类型：发明
国别省市：