光纖光柵片式封裝應變計的製作方法
2023-04-22 20:51:06 1
專利名稱：光纖光柵片式封裝應變計的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及的是一種智能監測傳感元件。具體地說是一種用於土木工程應變監測的光纖光柵傳感元件。
背景技術：
1978年，加拿大的Hill發明摻鍺光纖中光致折射率變化的現象使芯內光柵得以問世。1989年，美國的Meltz發明摻鍺光纖光柵紫外側寫入技術，人們利用這一技術可以方便地製作各種常數的光纖光柵，使得成本大大降低，為其廣泛應用奠定了基礎。由於光纖光柵具有波長選擇性、與光纖系統兼容、插入損耗低、結構簡單、體積小、成本低廉等優點，光纖光柵在通訊與傳感領域均有著廣泛的應用前景。光纖光柵用於傳感的主要優點體現在能避免電磁場的幹擾，電絕緣性好；不受潮溼環境影響；耐久性好，具有抵抗包括高溫(小於600℃)在內的各種惡劣環境及化學侵蝕的能力，具有承受振動和衝擊的能力；質量輕、體積小、對結構影響小、易於布置；既可以實現點測量，也可以實現分布式測量；絕對測量；節省線路，只用一根線就可以傳送結構狀態信號；信號、數據可多路傳輸，便於與計算機連接，單位長度上信號衰減小；靈敏度高，精度高；頻帶寬，信噪比高等。但是，由於裸光纖光柵特別纖細，外徑約為125微米左右，其主要成分是SiO2，因此特別脆弱，由其它的抗剪能力很差，直接將其作為傳感元件在工程實際中遇到了布設工藝難題，根本不能適應混凝土結構粗放式生產方式與惡劣的服役環境，嚴重地制約了光纖光柵在土木工程中的應用。
發明內容本實用新型的目的在於提供一種結構簡單、測量土木工程結構(如鋼結構與鋼筋混凝土結構)應變精度高、適應土木工程結構粗放式施工、耐久性好的光纖光柵片式封裝應變計。本實用新型的目的是這樣實現的它包括矩形金屬片，在矩形金屬片上的縱軸線上刻有細槽，兩端鏜有粗槽，在細槽中布有光纖光柵，光纖光柵與矩形金屬片的表面塗有將光纖光柵與矩形金屬片構成一體的膠粘劑。本實用新型還可以包括這樣一些結構特徵1、在尾端有一段露出的光纖；2、在首端設置與光纖跳線連接的傳輸光纖。本實用新型針對土木工程結構(如鋼結構和鋼筋混凝土結構)粗放式施工的特點，研究開發了光纖光柵的片式封裝方法，根據鋼結構及鋼筋混凝土結構應變的特徵，設計了適於鋼結構或鋼筋混凝土結構施工與服役要求的光纖光柵片式封裝應變計。考慮土木工程結構長期健康監測時溫度的影響與準分布測量的需要，在尾端設置一段露出的光纖，以便焊接溫度補償光纖光柵與串聯光纖光柵傳感元件。補償光纖光柵置於另一毛細金屬管中，保證其不受外力的影響。不考慮應變與溫度的耦合作用，本實用新型的傳感特性為Δλ/λ＝Kεε+KTΔT式中，Kε為光纖光柵應變傳感靈敏度係數；KT為光纖光柵溫度傳感靈敏度係數，它們可以通過標定試驗得到。本實用新型的優點在於1、適於產業化生產。結構簡單，成本低廉。可以方便製作同一規格的光纖光柵片式封裝應變計。只需部分標定，就可以得到同批應變計的傳感係數。2、應變監測精度高，可以達到1～3微應變的精度。3、可以多個串連，易於實現準分布式測量與溫度補償。4、抗電磁幹擾、抗潮溼、耐腐蝕等。5、適應惡劣的土木工程施工與服役環境，滿足結構耐久性監測的需要。
附圖是本實用新型的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖舉例對本實用新型做更詳細的描述其結構組成包括矩形金屬片3，矩形金屬片的厚度在0.2mm以下，以保證它與結構協同變形，反映結構的變形情況，矩形金屬片的材質可以是不鏽鋼或鈦合金。在矩形金屬片的縱軸線上刻有細槽5，細槽為半圓弧槽，圓弧的直徑在0.15-0.25mm，兩端鏜有粗槽2，槽為圓弧槽，槽的尺寸在φ3mm×5左右。在細槽中布有光纖光柵4，保證光纖光柵處於中部。光纖光柵與矩形金屬片的表面塗有將光纖光柵與矩形金屬片構成一體的膠粘劑，膠粘劑可以是環氧樹脂或丙烯酸脂(如J133或J39)。在尾端有一段露出的光纖1，其長度大於5cm。在首端設置與光纖跳線連接的傳輸光柵6。
權利要求1.一種光纖光柵片式封裝應變計，其特徵是它包括矩形金屬片，在矩形金屬片上的縱軸線上刻有細槽，兩端鏜有粗槽，在細槽中布有光纖光柵，光纖光柵與矩形金屬片的表面塗有將光纖光柵與矩形金屬片構成一體的膠粘劑。
2.根據權利要求1所述的光纖光柵片式封裝應變計，其特徵是在尾端有一段露出的光纖。
3.根據權利要求1、2所述的光纖光柵片式封裝應變計，其特徵是在首端設置傳輸光纖。
專利摘要本實用新型提供的是一種光纖光柵片式封裝應變計。它包括矩形金屬片，在矩形金屬片上的縱軸線上刻有細槽，兩端鏜有粗槽，在細槽中布有光纖光柵，光纖光柵與矩形金屬片的表面塗有將光纖光柵與矩形金屬片構成一體的膠粘劑。具有結構簡單，成本低廉；可以方便製作同一規格的片式光纖光柵應變傳感器；應變監測精度高；可以多個串連，易於實現準分布式測量與溫度補償；抗電磁幹擾、抗潮溼、耐腐蝕等優點。
文檔編號G01B11/16GK2550719SQ0227356
公開日2003年5月14日 申請日期2002年5月30日 優先權日2002年5月30日
發明者歐進萍, 周智 申請人:歐進萍, 周智