基于悬芯光纤弱啁啾光栅的强度调制微应力传感器.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CN109799015A(43)申请公布日2019.05.24(21)申请号201910093444.7(22)申请日2019.01.30(71)申请人中国劳动关系学院地址100089北京市海淀区增光路45号申请人西北大学(72)发明人陈昊刘昕郭腾王雯(74)专利代理机构西安永生专利代理有限责任公司61201代理人郝燕燕(51)Int.Cl.G01L1/24(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称基于悬芯光纤弱啁啾光栅的强度调制微应力传感器(57)摘要一种基于悬芯光纤弱啁啾光栅的强度调制微应力传感器，第一光纤保护壳与第二光纤保护壳之间设置有弹簧，第一光纤保护壳和第二光纤保护壳及弹簧连为一体且材质相同，第一单模光纤一端插入到第一光纤保护壳内并用胶固定，第二单模光纤一端依次穿过第二光纤保护壳和弹簧伸入到第一光纤保护壳内与第一单模光纤之间留有间隙形成FP腔a，第二单模光纤另一端与第二光纤保护壳端面平齐并用胶固定，位于弹簧区域内第二单模光纤上刻有弱啁啾光栅。本发明具有体积小、响应速度快、灵敏度高的优点。CN109799015ACN109799015A权利要求书1/1页1.一种基于悬芯光纤弱啁啾光栅的强度调制微应力传感器，其特征在于：第一光纤保护壳(1)与第二光纤保护壳(4)之间设置有弹簧(3)，第一光纤保护壳(1)和第二光纤保护壳(4)及弹簧(3)连为一体且材质相同，第一单模光纤(2)一端插入到第一光纤保护壳(1)内并用胶固定，第二单模光纤(5)一端依次穿过第二光纤保护壳(4)和弹簧(3)伸入到第一光纤保护壳(1)内与第一单模光纤(2)之间留有间隙形成FP腔(a)，第二单模光纤(5)另一端与第二光纤保护壳(4)端面平齐并用胶固定，位于弹簧(3)区域内第二单模光纤(5)上刻有弱啁啾光栅。2.根据权利要求1所述的基于悬芯光纤弱啁啾光栅的强度调制微应力传感器，其特征在于：所述的第一光纤保护壳(1)内第一单模光纤(2)的端部熔接有多模光纤(6)，多模光纤(6)的另一端与第二单模光纤(5)一端之间留有间隙形成FP腔(a)。3.根据权利要求2所述的基于悬芯光纤弱啁啾光栅的强度调制微应力传感器，其特征在于：所述的多模光纤(6)的长度为200～400um。4.根据权利要求1或2所述的基于悬芯光纤弱啁啾光栅的强度调制微应力传感器，其特征在于：所述的FP腔(a)长度为50～300um。5.根据权利要求1或2所述的基于悬芯光纤弱啁啾光栅的强度调制微应力传感器，其特征在于：所述的第一光纤保护壳(1)与第二光纤保护壳(4)为直径相同的圆柱体其中心位置加工有直径为200～300um的安装孔，弹簧(3)外径与第一光纤保护壳(1)的直径相同为5～30mm，弹簧3线径为0.1～1mm、有效圈数为4～30圈、支撑圈数为2圈、弹簧(3)长度为10～30mm。6.根据权利要求1或2所述的基于悬芯光纤弱啁啾光栅的强度调制微应力传感器，其特征在于：所述的弱啁啾光栅栅区长度为6～10mm，弱啁啾光栅栅区与伸入到第一光纤保护壳(1)内第二单模光纤(5)端部之间的距离是1～10mm。7.根据权利要求1所述的基于悬芯光纤弱啁啾光栅的强度调制微应力传感器，其特征在于：所述的第一光纤保护壳(1)的材质为树脂。2CN109799015A说明书1/4页基于悬芯光纤弱啁啾光栅的强度调制微应力传感器技术领域[0001]本发明属于测力技术领域，具体涉及到一种基于悬芯光纤弱啁啾光栅的强度调制微应力传感器。背景技术[0002]光纤应力传感器是近年来世界上广泛应用的传感器类型，具有许多电传感器不可比拟的优点，如不受电磁场以及外界环境变化的影响，灵敏度高、体积小、绝缘性好、可实现分布测量等，已广泛应用于石油、化工、交通、能量、冶金、医药、医药、军工、食品、核工业等领域。光纤应力传感器是实现长期及实时在线结构健康监测的关键器件，对于保障大型设施的安全、防治恶性以及灾难性事故的发生具有极其重要的意义。[0003]传统的拉力传感器以光纤布拉格光栅应变为测量手段，很难提高很大的位移范围，加之受制于光纤本身的强度光纤光栅的应变量程小于10000微应变，很难达到高测量范围的要求。传统拉力传感器的FP腔解调，使用强度解调的方法，不能直接由峰值强度解调出要测量的量，需要同时关注自由光谱范围和消光比两项数值，且需要较高的灵敏度，要求测得光谱的曲线斜率较高，对于工艺要求过高，且腔长不能过长，可测量范围也相应减少。发明内容[0004]本发明所要解决的技术问题在于提供一种体积小、响应速度快、灵敏度高的基于悬芯光纤弱啁啾光栅的强度调制微应力传感器。[0005]解决上述技术问题所采用的技术方案是：第一光纤保护壳与第二光纤保护壳之间设置有