【技术实现步骤摘要】
本专利技术主要涉及到光栅曲率传感器，尤其是一种二维光栅曲率传感器及其制备方法。
技术介绍
1、曲率传感器是一种用于测量物体曲率或弯曲程度的传感器。它可以检测和测量物体表面的曲率变化，从而提供关于物体形状、变形或运动的信息，在工程、制造业、医疗领域等各种应用中发挥着重要作用。
2、现有的曲率传感器主要是基于应变测量原理和电容测量原理。然而，基于应变测量原理的曲率传感器受限于材料的特性和形变范围，对于一些具有封闭表面的物体或复杂结构，难以精确测量其曲率和形状。基于电容测量原理的曲率传感器不仅对电路设计和材料选择要求较高，需要考虑电容值的稳定性和灵敏度，而且易受到电磁干扰的影响，可能导致信号失真或不稳定。
3、光纤形状传感技术是近年来发展起来的新兴技术，其中，光纤光栅传感器是光纤形变测量系统中较为常用的一类传感器件，具有体积小、重量轻、对复杂结构的适应性强、远距离测量传输损耗低、瞬时响应且抗电磁干扰等优势，是复杂结构曲率测量的理想选择。
4、目前，基于光纤光栅的曲率传感器仍存在以下问题：测量过程中会受到温度变化的影响，导致测量结果的漂移，影响精度；环境适应性差，易受到光源、温度、湿度等外部因素的影响，在恶劣环境下可能表现不稳定。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提出一种二维光栅曲率传感器及其制备方法，克服现有技术中光纤光栅的曲率传感器在曲率测量中精度低，环境适应性差的缺陷。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方
3、一方面，本专利技术提供二维光栅曲率传感器，包括pvc基底、毛细管和硅胶片，所述硅胶片贴附在所述pvc基底上，所述硅胶片内包含三根毛细管，三根毛细管之间相互平行，每根毛细管内均穿插有一根二维光栅且各毛细管内的二维光栅的参数相同，所述二维光栅上设有两个子光栅，两个子光栅的中心波长互不相同，二维光栅的两端均伸出毛细管之外。
4、进一步地，各毛细管内的两个子光栅的中心波长分别为1537nm和1556nm。
5、进一步地，三根毛细管设置在硅胶片内的同一水平位置上。
6、进一步地，三根毛细管位于远离硅胶片中性层靠近pvc基底上表面的1/3硅胶片厚度位置处。
7、进一步地，还包括基材，所述pvc基底贴附在所述基材上。
8、进一步地，各毛细管的两端均分别与硅胶片的两侧面垂直，各毛细管均平行于pvc基底表面，确保各二维光栅平直无弯曲穿插在各毛细管中。
9、进一步地，所述二维光栅尾部各自连接有一个光纤环形器。
10、进一步地，各二维光栅的光刻层位于对应穿插的各毛细管轴向长度的中央。
11、进一步地，所述pvc基底与硅胶片的贴合面尺寸完全吻合。
12、进一步地，所述硅胶片采用添加有氧化铝粉粒的硅胶溶液制备而成。
13、另一方面，本专利技术提供一种二维光栅曲率传感器的制备方法，包括：
14、将硅胶溶液倒入模具，模具设计有3个定位孔, 在硅胶溶液中添加氧化铝粉粒，搅拌均匀后在室内温度下固化4小时后去掉模具，得到硅胶片；
15、将3根毛细管分别对应穿入硅胶片的一个定位孔中；
16、将3根中心波长互不相同的二维光栅分别对应穿入一根毛细管中，各二维光栅的两端均伸出毛细管之外；
17、采用环氧树脂胶粘贴固定各毛细管的两端端口；
18、将硅胶片粘贴在pvc基底上，形成二维光栅曲率传感器。
19、相比现有技术，本专利技术的技术效果：
20、本专利技术是基于柔性硅胶材料的二维光栅曲率传感器，使用二维光栅作为传感单元, 具有体积小、重量轻的优点，对于微小形变具有很高的灵敏度；使用pvc和硅胶复合基底可以有效提高测量精度。
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1.二维光栅曲率传感器，其特征在于，包括PVC基底（3）、毛细管（2）和硅胶片（1），所述硅胶片（1）贴附在所述PVC基底（3）上，所述硅胶片（1）内包含三根毛细管（2），三根毛细管（2）之间相互平行，每根毛细管（2）内均穿插有一根二维光栅（21）且各毛细管（2）内的二维光栅（21）的参数相同，所述二维光栅（21）上设有两个子光栅，两个子光栅的中心波长互不相同，二维光栅（21）的两端均伸出毛细管（2）之外，各毛细管（2）内的两个子光栅的中心波长分别为1537nm和1556nm，其中三根毛细管（2）设置在硅胶片（1）内的同一水平位置上，三根毛细管（2）位于远离硅胶片中性层靠近PVC基底上表面的1/3硅胶片厚度位置处。
2.根据权利要求1所述的二维光栅曲率传感器，其特征在于，还包括基材（4），所述PVC基底（3）贴附在所述基材（4）上。
3.根据权利要求1或2所述的二维光栅曲率传感器，其特征在于，各毛细管（2）的两端均分别与硅胶片（1）的两侧面垂直，各毛细管（2）均平行于PVC基底（3）表面，确保各二维光栅平直无弯曲穿插在各毛细管中。
4.根据权利
5.根据权利要求1所述的二维光栅曲率传感器，其特征在于，各二维光栅的光刻层位于对应穿插的各毛细管轴向长度的中央。
6.根据权利要求1或2或4或5所述的二维光栅曲率传感器，其特征在于，所述硅胶片采用添加有氧化铝粉粒的硅胶溶液制备而成。
7.根据权利要求1所述的二维光栅曲率传感器，其特征在于，利用所述二维光栅曲率传感器进行微小形变测量，包括：
8.如权利要求1所述二维光栅曲率传感器的制备方法，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.二维光栅曲率传感器，其特征在于，包括pvc基底（3）、毛细管（2）和硅胶片（1），所述硅胶片（1）贴附在所述pvc基底（3）上，所述硅胶片（1）内包含三根毛细管（2），三根毛细管（2）之间相互平行，每根毛细管（2）内均穿插有一根二维光栅（21）且各毛细管（2）内的二维光栅（21）的参数相同，所述二维光栅（21）上设有两个子光栅，两个子光栅的中心波长互不相同，二维光栅（21）的两端均伸出毛细管（2）之外，各毛细管（2）内的两个子光栅的中心波长分别为1537nm和1556nm，其中三根毛细管（2）设置在硅胶片（1）内的同一水平位置上，三根毛细管（2）位于远离硅胶片中性层靠近pvc基底上表面的1/3硅胶片厚度位置处。
2.根据权利要求1所述的二维光栅曲率传感器，其特征在于，还包括基材（4），所述pvc基底（3）贴附在所述基材（4）上。
3.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡琪浩，谭宇祥，朱靖，申宇，王俊，李绍文，汪泽霖，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：
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