一种具有温度自补偿功能的轮辐式光纤光栅疲劳传感器.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CN110186490A(43)申请公布日2019.08.30(21)申请号201910597411.6(22)申请日2019.07.04(71)申请人东北大学地址110819辽宁省沈阳市和平区文化路3号巷11号(72)发明人孙红春陈建峰王天璐赵锋(74)专利代理机构沈阳东大知识产权代理有限公司21109代理人李珉(51)Int.Cl.G01D5/353(2006.01)G01D5/38(2006.01)G01D3/036(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种具有温度自补偿功能的轮辐式光纤光栅疲劳传感器(57)摘要一种具有温度自补偿功能的轮辐式光纤光栅疲劳传感器，包括弹性体和光纤光栅，弹性体由轮缘、轮毂及轮辐构成，轮缘同心套在轮毂外侧，轮缘与轮毂通过四根均布轮辐固连；轮缘上均布设有外周螺孔通孔；轮毂圆心处设有中心螺纹通孔；光纤光栅包括①号光栅、②号光栅及③号光栅，三支光栅串联在一根光纤中；四根轮辐按照标号顺序排列，①号与③号轮辐相差180°相位角，②号与④号轮辐相差180°相位角；①号光栅粘贴在①号轮辐前侧表面，②号光栅粘贴在③号轮辐后侧表面；③号光栅粘贴在②号或④号轮辐上表面中部；①号与②号光栅粘贴方向相同，均在受拉应变方向上且与中性层呈45°角；③号光栅粘贴方向与②号或④号轮辐的长度方向相垂直，粘贴厚度大于1mm。CN110186490ACN110186490A权利要求书1/1页1.一种具有温度自补偿功能的轮辐式光纤光栅疲劳传感器，其特征在于：包括弹性体和光纤光栅，所述弹性体由轮缘、轮毂及轮辐构成，轮缘和轮毂均为圆环形结构，轮缘位于轮毂外侧，轮缘与轮毂同心设置；所述轮辐数量为四根，四根轮辐均布在轮缘与轮毂之间，轮缘与轮毂通过轮辐相固连；在所述轮缘上设置有若干外周螺孔通孔，若干外周螺孔通孔呈圆周均布设置，每个外周螺孔通孔均配套设有一根紧固螺栓，所述弹性体通过紧固螺栓与疲劳试验机的安装底座相固连；在所述轮毂的圆心处开设有中心螺纹通孔，疲劳试验机的连接头与中心螺纹通孔配合连接；所述光纤光栅包括三支光栅，三支光栅分别记为①号光栅、②号光栅及③号光栅，且三支光栅串联在一根光纤中；所述四根轮辐分别记为①号轮辐、②号轮辐、③号轮辐及④号轮辐，①号轮辐、②号轮辐、③号轮辐及④号轮辐顺序排列，①号轮辐与③号轮辐之间相差180°相位角，②号轮辐与④号轮辐之间相差180°相位角；所述①号光栅粘贴在①号轮辐的前侧表面，所述②号光栅粘贴在③号轮辐的后侧表面；所述③号光栅粘贴在②号轮辐或④号轮辐的上表面中部。2.根据权利要求1所述的一种具有温度自补偿功能的轮辐式光纤光栅疲劳传感器，其特征在于：所述①号光栅与②号光栅的粘贴方向相同，均在受拉应变方向上，并且与中性层呈45°角。3.根据权利要求1所述的一种具有温度自补偿功能的轮辐式光纤光栅疲劳传感器，其特征在于：所述③号光栅的粘贴方向与②号轮辐或④号轮辐的长度方向相垂直，且③号光栅的粘贴厚度大于1mm。4.根据权利要求1所述的一种具有温度自补偿功能的轮辐式光纤光栅疲劳传感器，其特征在于：所述①号光栅的中心波长大于②号光栅的中心波长，且①号光栅与②号光栅之间的中心波长差大于等于3nm且小于20nm；所述②号光栅的中心波长大于③号光栅的中心波长，且②号光栅与③号光栅之间的中心波长差大于等于3nm且小于20nm。5.根据权利要求1所述的一种具有温度自补偿功能的轮辐式光纤光栅疲劳传感器，其特征在于：所述①号光栅、②号光栅及③号光栅均采用光纤Bragg光栅。6.根据权利要求1所述的一种具有温度自补偿功能的轮辐式光纤光栅疲劳传感器，其特征在于：所述①号光栅与①号轮辐之间、②号光栅与③号轮辐之间、③号光栅与②号轮辐或④号轮辐之间的粘贴方式均为胶粘方式。2CN110186490A说明书1/4页一种具有温度自补偿功能的轮辐式光纤光栅疲劳传感器技术领域[0001]本发明属于传感器技术领域，特别是涉及一种具有温度自补偿功能的轮辐式光纤光栅疲劳传感器。背景技术[0002]在疲劳试验机中，常用的疲劳传感器主要为电测类传感器，电测类传感器大多采用电阻应变式的变换原理，通过施加载荷使传感器的弹性体发生形变，进而产生表面应变，再经电阻应变片对应变进行感应测量，最后将电阻应变片的变化量转换成电信号进行输出。[0003]虽然电测类传感器具有动态响应好、灵敏度高的特点，但是，由于应变片接桥电路过于复杂，容易受到电磁干扰的影响，并且传感器在经过长期使用后，应变片的引线和敏感栅也易发生疲劳破坏，导致传感器的长期测量稳定性较差。[0004]光纤光栅作为一种新型的无源传感器元器件，其具有绝缘性好、电无源、抗电磁干扰能力强、疲劳性好、波长绝对编码等