一种微应变光纤光栅传感器、应力测量系统及其工作方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113074760A(43)申请公布日2021.07.06(21)申请号202110352692.6(22)申请日2021.03.31(71)申请人西安石油大学地址710065陕西省西安市电子二路东段18号(72)发明人傅海威尤涌涛王帅常会敏(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人李红霖(51)Int.Cl.G01D5/26(2006.01)G01B11/16(2006.01)G01L1/24(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种微应变光纤光栅传感器、应力测量系统及其工作方法(57)摘要本发明公开一种微应变光纤光栅传感器、应力测量系统及其工作方法，上压板设置于下压板的上方并与下压板平行设置，第一套筒、第二套筒和第三套筒设置于上压板和下压板之间，第一套筒、第二套筒和第三套筒由内到外依次同轴设置，第二套筒和第三套筒的上下两端分别与上压板和下压板连接，第一套筒的上端与上压板连接，第一套筒的下端与下压板之间留有预设距离，支撑杆的下端与下压板连接，支撑杆的上端伸入第一套筒内，测量光纤光栅设置于第一套筒内，测量光纤光栅的上端通过悬臂梁与支撑杆连接，测量光纤光栅的下端通过悬臂梁与第一套筒连接。本发明的传感器能够对冻土中微应力的测量，并且具有高灵敏度、测量精度较高。CN113074760ACN113074760A权利要求书1/1页1.一种微应变光纤光栅传感器，其特征在于，包括上压板(1)、下压板(6)、测量光纤光栅(2)、支撑杆(4)、第一套筒(9)、第二套筒(10)和第三套筒(11)，上压板(1)设置于下压板(6)的上方并与下压板(6)平行设置，第一套筒(9)、第二套筒(10)和第三套筒(11)设置于上压板(1)和下压板(6)之间，第二套筒(10)套在第一套筒(9)的外部，第三套筒(11)套在第二套筒(10)的外部，第二套筒(10)和第三套筒(11)的上下两端分别与上压板(1)和下压板(6)连接，第二套筒(10)和第三套筒(11)均为轴向能够伸缩的弹性元件，第一套筒(9)的上端与上压板(1)连接，第一套筒(9)的下端与下压板(6)之间留有预设距离，支撑杆(4)的下端与下压板(6)连接，支撑杆(4)的上端伸入第一套筒(9)内，测量光纤光栅(2)设置于第一套筒(9)内，测量光纤光栅(2)的上端通过悬臂梁(7)与支撑杆(4)连接，测量光纤光栅(2)的下端通过悬臂梁(7)与第一套筒(9)连接。2.根据权利要求1所述的一种微应变光纤光栅传感器，其特征在于，第一套筒(9)的内壁设有补偿光纤光栅(8)，补偿光纤光栅(8)沿第一套筒(9)的长度方向布置。3.根据权利要求1所述的一种微应变光纤光栅传感器，其特征在于，第二套筒(10)上设有波纹管段(3)。4.根据权利要求1所述的一种微应变光纤光栅传感器，其特征在于，第三套筒(11)上设有向外凸出的弧形段(5)。5.根据权利要求4所述的一种微应变光纤光栅传感器，其特征在于，所述弧形段(5)为半圆弧形。6.根据权利要求1所述的一种微应变光纤光栅传感器，其特征在于，所述测量光纤光栅(2)呈压缩状态。7.根据权利要求1‑6任意一项所述的一种微应变光纤光栅传感器，其特征在于，上压板(1)的下压板(6)均为圆心板，第一套筒(9)、第二套筒(10)和第三套筒(11)均为圆柱状，上压板(1)、下压板(6)、支撑杆(4)、第一套筒(9)、第二套筒(10)和第三套筒(11)同轴设置。8.一种应力测量系统，其特征在于，包括激光光源、光谱仪、计算机和权利要求1‑7任意一项所述的微应变光纤光栅传感器，激光光源与测量光纤光栅(2)输入端连接，测量光纤光栅(2)的输出端与光谱仪连接，光谱仪与计算机连接。9.权利要求8所述应力测量系统的工作方法，其特征在于，包括如下过程：激光光源输出激光，耦合进光纤后，传播到测量光纤光栅(2)，在测量光纤光栅(2)反射一定的中心波长信号；当外界对上压板(1)和下压板(6)施加应力后，测量光纤光栅(2)周期发生变化，通过光谱仪分析，获取测量光纤光栅(2)波长漂移量的大小，进而得出外界微应力的大小。10.根据权利要求9所述的工作方法，其特征在于，所述应力测量系统还包括补偿光纤光栅(8)，补偿光纤光栅(8)设置于第一套筒(9)的内壁并沿第一套筒(9)的长度方向布置；激光光源与补偿光纤光栅(8)输入端连接，补偿光纤光栅(8)的输出端与光谱仪连接；光谱仪通过接收补偿光纤光栅(8)波长漂移量的大小，消除因温度变化而引起的外界微应力的大小。2CN113074760A说明书1/4页一种微应变光纤光栅传感器、应力测量系统及其工作方法技术领域[0001]本发明属于光纤光栅传感技术领域，涉及光纤光