CN204649334U - 一种光纤光栅阵列传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光栅传感器领域，提供一种光纤光栅阵列传感器，由多根光纤并列布置，两根光纤之间间隔0.1-0.2mm，上述光纤在熔接点处熔接，串联成一根光纤，形成一个通道，每根光纤上都设有一个不同反射波长的光栅传感器，这些光栅传感器在通道上等间距布置，若干个通道排列形成一个光栅矩阵。本实用新型结构简单，使用方便，体积小，便于各种场合使用，并且其测量精度更高。

Description

一种光纤光栅阵列传感器

技术领域

 本实用新型涉及光栅传感器领域，具体的说是一种光纤光栅阵列传感器，可用于测量柔性分布力。

背景技术

目前的一种压力测定***为Ergocheck检测***(EMDEInc.,Munich,Germany),这个***由内置有压力传感器的感应压力垫、***电缆、计算机和监视器等几部分组成。压力垫有684个检测点。测量原理为，当外界对感应单元施以一定的压力后,被测量出的压力值通过ABW主机进行处理,转变成电信号,再由电脑对AWB主机传出的电信号进行处理,转变成平面和立体的受力图形，可实时检测和记录按压力的变化情况。

此外，有科研团队在压敏导电橡胶的基础上，设计了一款可检测中医推拿力的力学量综合测定垫。其采用一种整体两层式的结构，先在模具上布置两层行列导线，然后将导电橡胶注入模具中，等待它固化成型。当传感器表面施加一负载时,作为传感器敏感材料的导电橡胶会发生变形,从而传感器内部节点位置也会相应变化,引起行列电阻的变化。故可以根据行列电阻变化量计算出传感器在电场作用下所呈现的形变信息,最终获得受力信息。

以上两种压力检测方法主要用到的是电信号，存在着电噪声，所以测量精度不高，并且***结构复杂，不易制作，不适合产业化。其使用的传感器单元体积大，不能大量密布，且无法布置在一些空间狭小的场所。

发明内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术中的不足之处，提供一种光纤光栅阵列传感器，其结构简单，使用方便，体积小，便于各种场合使用，并且其测量精度更高。

本实用新型的目的是通过如下技术措施来实现的：一种光纤光栅阵列传感器，所述光纤光栅阵列传感器由多根光纤并列布置， 两根光纤之间间隔0.1-0.2mm， 上述光纤在熔接点处熔接，串联成一根光纤，形成一个通道，每根光纤上都设有一个不同反射波长的光栅传感器，这些光栅传感器在通道上等间距布置，若干个通道排列形成一个光栅矩阵。

在上述技术方案中，所述光纤光栅阵列传感器由5根光纤并列布置， 两根光纤之间间隔0.1-0.2mm， 这5根光纤在熔接点处熔接，串联成一根光纤，形成一个通道，每根光纤上都设有一个不同反射波长的光栅传感器，这些光栅传感器在通道上等间距布置，5个通道排列形成一个5*5的光栅矩阵。

在上述技术方案中，所述光纤光栅阵列传感器与多通道波长解调仪相连。

在上述技术方案中，所述光纤光栅阵列传感器固定在柔性的基体材料中。

本实用新型光纤光栅阵列传感器与现有技术相比具有以下优点：

1、柔性光纤光栅阵列传感器具有较好的弹柔性、电绝缘性能好、抗干扰能力强、安全无毒、可重复使用。

2、垫制作方便，体积小，可以制作得很薄，适用于一些特殊场合。

3、能客观、精确地测出力的大小 、时间、方向、频率等各项指标，显示同一时刻各点作用力的大小。

4、因为光栅很小，且光纤很细，所以可以在一块很小的区域内布置大量的光栅节点，能精确地测量区域内各点的力的大小。

附图说明

图1为实施例光纤光栅阵列传感器中单通道的结构示意图。

图2为实施例光纤光栅阵列传感器的使用状态示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1、2所示，本实施例提供一种5*5的光纤光栅阵列传感器，它是由5根光纤7并列布置， 这5根光纤7在熔接点3处熔接，串联成一根光纤，形成一个通道4。两根光纤7之间间隔很小，间隔为0.1-0.2mm,在整个传感器中就可以看作一条直线。每根光纤7上都设有一个光栅传感器2，这些光栅传感器2在通道4上等间距布置。5个通道4就形成了一个5*5的光栅矩阵。为了确定力作用的位置，采用了光的波分复用技术，每个通道4上使用不同反射波长的光栅传感器2，只要确定了通道4和波长，就能确定力的作用位置。

使用时，上述光纤光栅阵列传感器固定在柔性的基体材料1中，并在基体材料1中开工艺孔6。其中，基体材料是由RTV-2双组份加成型有机硅材料和配套的固化剂混合物组成。购买武汉矽利康有机硅材料有限公司生产的含配套固化剂的产品，型号为 M628，有机硅材料和配套固化剂按质量比 100 ：4 比例混合均匀后，利用抽真空的方式去除基体材料中的气泡，五个小时后能完全固化。因为有机硅材料收缩率大，光栅可能在固化过程中折断，所以需要在基体材料中开工艺孔，减小收缩应力，并减小光栅传感器之间的干扰。

上述光纤光栅阵列传感器中的5个通道与波长解调仪5连接，波长解调仪5将解调好的数据发送给PC端，由PC端生成受力信息。本实用新型的工作原理是通过测量Bragg波长的变化实现对分布力的检测。当手碰触光纤光栅阵列传感器时,就会有作用力施加到某个光栅传感器上，受力的传感器由于有机硅基体材料的良好伸展性，受压时伸展，嵌在基体里的光纤光栅会随着基体的伸展而伸展，光纤光栅的光栅周期就会变化，从而Bragg光栅的中心波长就会相应的发生变化，由多通道的波长解调仪可获得光纤Bragg光栅的中心波长变化，计算机通过相应的软件实现分布力手法的数字化和可视化。

本说明书中未作详细描述的内容，属于本专业技术人员公知的现有技术。

Claims (4)

1.一种光纤光栅阵列传感器，其特征是：所述光纤光栅阵列传感器由多根光纤并列布置， 两根光纤之间间隔0.1-0.2mm， 上述光纤在熔接点处熔接，串联成一根光纤，形成一个通道，每根光纤上都设有一个不同反射波长的光栅传感器，这些光栅传感器在通道上等间距布置，若干个通道排列形成一个光栅矩阵。

2.根据权利要求1所述的光纤光栅阵列传感器，其特征是：所述光纤光栅阵列传感器由5根光纤并列布置， 两根光纤之间间隔0.1-0.2mm， 5根光纤在熔接点处熔接，串联成一根光纤，形成一个通道，每根光纤上都设有一个不同反射波长的光栅传感器，这些光栅传感器在通道上等间距布置，5个通道排列形成一个5*5的光栅矩阵。

3.根据权利要求1或2所述的光纤光栅阵列传感器，其特征是：所述光纤光栅阵列传感器固定在柔性的基体材料中。

4. 根据权利要求1或2所述的光纤光栅阵列传感器，其特征是：所述光纤光栅阵列传感器与多通道波长解调仪相连。