一种用于测量主体结构的应变的温度补偿光纤应变仪（１０），所述应变仪（１０）包括：支座（２０），其操作地连接到所述主体结构，所述支座（２０）具有使得支座（２０）的第一部分（１７）与支座（２０）的第二部分（１８）分隔开的空隙（１９）；第一光纤布拉格光栅（ＦＢＧ）（３０），其记录在光纤（１１）的芯部内，用于测量应变和温度，所述第一ＦＢＧ（３０）横过所述空隙（１９）定位，所述第一ＦＢＧ（３０）的第一端部操作地连接到所述支座（２０）的第一部分（１７），所述第一ＦＢＧ（３０）的第二端部操作地连接到所述支座（２０）的第二部分（１８），所述第一ＦＢＧ（３０）的这两个端部被预加载应变的量大于所述第一ＦＢＧ（３０）的预定操作范围；第二光纤布拉格光栅（ＦＢＧ）（４０），其记录在光纤（１１）的芯部内，用于测量温度，所述第二ＦＢＧ（４０）的温度测量用来消除温度对第一ＦＢＧ（３０）的应变测量的影响，所述第二ＦＢＧ（４０）的第一端部操作地连接到所述第一ＦＢＧ（３０），所述第二ＦＢＧ（４０）的第二端部操作地连接到所述支座（２０），使得所述第二ＦＢＧ（４０）没有应变；以及能被移除的桥接部分（２４），其与所述空隙（１９）相邻，以将所述支座（２０）的第一部分（１７）连接到所述支座（２０）的第二部分（１８），所述桥接部分（２４）可在所述支座（２０）操作地连接到所述主体结构之后移除，其中，通过检测反射波长是否恢复到第一ＦＢＧ（４０）的原始布拉格波长来提供右侧故障验证特征，从而指示第一ＦＢＧ（４０）是否断裂。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于测量主体结构的应变的温度补偿光纤应变仪。
技术介绍
光纤应变仪通常连接到主体结构，以测量主体结构经受的应变或者振动。主体 结构经受的应变或者振动传递到与成型的或者蚀刻的金属支座连接的光纤布拉格光栅 (FBG)。FBG是记录在光纤的芯部中的结构。FGB的结构导致特定波长(称为布拉格波长) 的光在光纤内反射。该结构的节距(Λ)和有效折射率(Iirff)以及布拉格波长(表示为 2neffA)高度重复地对应变和温度敏感。因此，FBG是优秀的光纤传感器。FBG的应变或者 温度以布拉格波长编码，该布拉格波长可采用光学询问器来测量。极度需要一种精确并且可靠的应变仪。
技术实现思路
在第一优选方面中，提供一种用于测量主体结构的应变的温度补偿光纤应变仪， 所述应变仪包括支座，该支座操作地连接到所述主体结构，所述支座具有使得所述支座的第一部 分与所述支座的第二部分分隔开的空隙；第一光纤布拉格光栅，即第一 FBG，该第一光纤布拉格光栅记录在光纤的芯部内， 用于测量应变和温度，所述第一 FBG横过所述空隙定位，所述第一 FBG的第一端部操作地连 接到所述支座的第一部分，所述第一 FBG的第二端部操作地连接到所述支座的第二部分， 所述第一 FBG的这两个端部被预加载应变的量大于所述第一 FBG的预定操作范围；第二光纤布拉格光栅，即第二 FBG，该第二光纤布拉格光栅记录在所述光纤的芯部 内，用于测量温度，所述第二 FBG的温度测量用来消除温度对所述第一 FBG的应变测量的影 响，所述第二 FBG的第一端部操作地连接到所述第一 FBG，所述第二 FBG的第二端部操作地 连接到所述支座，使得所述第二 FBG没有应变；以及能被移除的桥接部分，该桥接部分与所述空隙相邻，以将所述支座的第一部分连 接到所述支座的第二部分，所述桥接部分在所述支座操作地连接到所述主体结构之后移 除，其中，通过检测反射波长是否恢复到所述第一 FBG的原始布拉格波长来提供右侧 故障验证特征，从而指示所述第一 FBG是否断裂。第一桥接部分可邻近所述空隙的顶部纵向侧定位，第二桥接部分可邻近所述空隙 的底部纵向侧定位。可通过采用剪切钳从所述支座切割或者通过采用切模冲压，来移除所述桥接部 分。所述支座可由金属制成。所述金属支座具有上表面和下表面，所述金属支座的下表面可通过点焊或者粘接剂例如环氧树脂或者胶连接到所述主体结构。所述金属支座可以具有多个孔，以将过量的粘接剂从所述金属支座的下表面引导 到所述金属支座的上表面，使得保持所述金属支座和所述主体结构之间的紧密接触，以最 大化地将应变从所述主体结构传递到所述第一 FBG。所述金属支座的上表面可以具有凹入焊盘，用于将所述金属支座点焊到所述主体 结构。所述金属支座可以具有通过蚀刻或者机加工所述金属支座形成的四个凹入焊盘。所述光纤可以是低弯曲损耗光纤，例如满足ITU G. 657表B的单模式石英光纤。所述第一 FBG可由防水弹性胶例如硅树脂胶覆盖，以保护所述第一 FBG不受湿气 影响，并且缓冲第一 FBG以避免侧向震荡。所述空隙可以定位在所述支座的中间部分。所述应变仪还可包括定位在每个桥接部分的中间部分的凹口，用于缓解当可移除 的桥接部分被移除时产生的应力。所述应变仪还可还包括位于所述支座的端部处的一对可折叠的翼，所述翼被折叠 以将光纤覆盖和固定在所述支座的所述端部。所述支座的下表面可包括凹入通道，用于容纳所述光纤和FBG，使得所述光纤不会 突出来而超出所述支座的下表面。所述凹入通道可具有弯曲部分和窄的笔直部分，所述弯曲部分允许光纤响应于机 械应变或者热应变而在所述FBG的预定操作范围内自由运动，所述窄的笔直部分确保所述 第二 FBG保持笔直。所述第一 FBG和所述第二 FBG可以定位在所述支座的中间部分，并且定向成基本 上相互平行，以减小用于应变仪的光纤的长度。所述第二 FBG的第二端部可连接到所述支座的悬垂部分，从而使该第二端部没有 张力。在第二方面中，提供一种用于测量主体结构的应变的系统，所述系统包括支座，该支座操作地连接到所述主体结构，所述支座具有使得所述支座的第一部 分与所述支座的第二部分分隔开的空隙；第一光纤布拉格光栅，即第一 FBG，该第一光纤布拉格光栅记录在光纤的芯部内， 用于测量应变和温度，所述第一 FBG横过所述空隙定位，所述第一 FBG的第一端部操作地连 接到所述支座的第一部分，所述第一 FBG的第二端部操作地连接到所述支座的第二部分， 所述第一 FBG的这两个端部被预加载应变的量大于所述第一 FBG的预定操作范围；第二光纤布拉格光栅，即第二 FBG，该第二光纤布拉格光栅记录在所述光纤的芯部 内，用于测量温度，所述第二 FBG的温度测量用来消除温度对所述第一 FBG的应变测量的影 响，所述第二 FBG的第一端部操作地连接到所述第一 FBG，所述第二 FBG的第二端部操作地 连接到所述支座，使得所述第二 FBG没有应变；以及能被移除的桥接部分，该桥接部分与所述空隙相邻，以将所述支座的第一部分连 接到所述支座的第二部分，所述桥接部分在所述支座操作地连接到所述主体结构之后移 除，其中，通过检测反射波长是否恢复到所述第一 FBG的原始布拉格波长来提供右侧故障验证特征，从而指示所述第一 FBG是否断裂。在第三方面中，提供了一种用于提供用于温度补偿光纤应变仪的右侧故障验证特 征的方法，所述方法包括将支座操作地连接到主体结构，所述支座具有将所述支座的第一部分与所述支座 的第二部分分离开的空隙；对连接到所述第一部分和第二部分的第一光纤布拉格光栅，即第一 FBG的端部施 加预应变，其量为大于所述第一 FBG的预定操作范围；将第二光纤布拉格光栅，即第二FBG操作地连接到所述第一FBG和所述支座；以及在所述支座操作地连接到所述主体结构之后将连接所述第一部分和第二部分的 桥接部分移除；其中，通过检测反射波长是否恢复到所述第一 FBG的原始布拉格波长来提供右侧 故障验证特征，从而指示所述第一 FBG是否断裂。在第四方面中，提供了一种用于温度补偿光纤应变仪的支座，所述支座包括位于支座的中间部分的空隙，用于将所述支座分成第一部分和第二部分；和能被移除的桥接部分，用于连接所述第一部分和所述第二部分；其中，在所述支座已经操作地连接到主体结构后，移除所述能被移除的桥接部分。在第五方面中，提供了一种用于测量主体结构的温度的温度传感器，所述温度传 感器包括支座，该支座操作地连接到所述主体结构；凹入通道，该凹入通道限定在所述支座的表面上，并具有至少一个笔直部分和至 少一个弯曲部分；记录在光纤的芯部中以测量温度的光纤布拉格光栅，即FBG，所述FBG位于所述凹 入通道的笔直部分中，以确保所述FBG保持笔直；其中，所述凹入通道的所述至少一个弯曲部分允许所述光纤进行有限的横向运动。在第六方面中，提供了一种用于温度传感器的支座，所述支座包括凹入通道，该凹入通道限定在所述支座的表面上，并具有至少一个笔直部分和至 少一个弯曲部分；其中，记录在光纤的芯部中以测量温度的光纤布拉格光栅，即FBG定位在所述凹 入通道的笔直部分中，以确保所述FBG保持笔直，并且所述凹入通道的所述至少一个弯曲 部分允许所述光纤进行有限的横向运动。附图说明下面将参本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于测量主体结构的应变的温度补偿光纤应变仪，所述应变仪包括：支座，该支座操作地连接到所述主体结构，所述支座具有使得所述支座的第一部分与所述支座的第二部分分隔开的空隙；第一光纤布拉格光栅，即第一ＦＢＧ，该第一光纤布拉格光栅记录在光纤的芯部内，用于测量应变和温度，所述第一ＦＢＧ横过所述空隙定位，所述第一ＦＢＧ的第一端部操作地连接到所述支座的第一部分，所述第一ＦＢＧ的第二端部操作地连接到所述支座的第二部分，所述第一ＦＢＧ的这两个端部被预加载应变的量大于所述第一ＦＢＧ的预定操作范围；第二光纤布拉格光栅，即第二ＦＢＧ，该第二光纤布拉格光栅记录在所述光纤的芯部内，用于测量温度，所述第二ＦＢＧ的温度测量用来消除温度对所述第一ＦＢＧ的应变测量的影响，所述第二ＦＢＧ的第一端部操作地连接到所述第一ＦＢＧ，所述第二ＦＢＧ的第二端部操作地连接到所述支座，使得所述第二ＦＢＧ没有应变；以及能被移除的桥接部分，该桥接部分与所述空隙相邻，以将所述支座的第一部分连接到所述支座的第二部分，所述桥接部分在所述支座操作地连接到所述主体结构之后移除，其中，通过检测反射波长是否恢复到所述第一ＦＢＧ的原始布拉格波长来提供右侧故障验证特征，从而指示所述第一ＦＢＧ是否断裂。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：谭华耀，
申请(专利权)人：香港理工大学，
类型：发明
国别省市：HK
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