CN210664363U - 一种基于啁啾光纤光栅的轴向非均匀应变传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种可以更加准确的检测出具体的应变情况的基于啁啾光纤光栅的轴向非均匀应变传感器，它包括两条并排在一起的光纤光栅；一条光纤光栅为均匀光纤光栅；另一条光纤光栅为啁啾光纤光栅；每条光纤光栅各自对应一套检测单元，或者共用一套检测单元；检测单元包括光源、光谱分析装置和环形器；当每条光纤光栅自对应一套检测单元时，每个单元中的光源与环形器相连，环形器与光纤光栅相连，所述的光谱分析装置与环形器相连，光谱分析装置用于接收并分析光纤光栅反射回的光信号；当两条光纤光栅共用一套检测单元时，需要增设一个光开关，光源和光谱分析装置与环形器相连，环形器与光开关相连，光开关同时与两条光纤光栅相连。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种光纤光栅应变传感器，具体是指一种基于啁啾光纤光栅的轴向非均匀应变传感器。
背景技术
由于应变的变化会引起光纤光栅的栅距和折射率的变化，从而使光纤光栅的反射和透射谱发生变化。通过检测光纤光栅反射谱或透射谱的变化，就可以获得相应的应变信息，于是就产生了用光纤光栅测量应变的传感器。现有技术中，已经有大量的成熟的基于均匀光纤光栅的应变传感器。
应变影响布拉格波长是由于光栅周期的伸缩和弹光效应引起的。现有技术中的光纤光栅的应变传感器，一般是在假设光纤光栅仅受轴向均匀应力作用，温度场和均匀压力场保持恒定。轴向均匀应力或满足线性变化规律的应力引起光栅的栅距改变，然后通过专门的算法计算出应变的具体情况。本专利申请的发明人通过实践发现，现有技术中的传感器在面对轴向非均匀应变的检测时，因硬件结构限制，无法准确检测出具体的应变情况。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是，提供一种可以更加准确的检测出具体的应变情况的基于啁啾光纤光栅的轴向非均匀应变传感器。
为解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案为：一种基于啁啾光纤光栅的轴向非均匀应变传感器，它包括两条并排固定在一起的光纤光栅；其中一条光纤光栅为均匀光纤光栅；另一条光纤光栅为啁啾光纤光栅；每条光纤光栅各自对应一套检测单元，或者共用一套检测单元；所述的检测单元包括一个光源、一个光谱分析装置和一个环形器；
当每条光纤光栅自对应一套检测单元时，部件连接关系为：每个单元中的光源与环形器相连，环形器与光纤光栅相连，所述的光谱分析装置与环形器相连，所述的光谱分析装置用于接收并分析光纤光栅反射回的光信号；
当两条光纤光栅共用一套检测单元时，需要增设一个光开关，部件连接关系为：光源和光谱分析装置与环形器相连，环形器与光开关相连，光开关同时与两条光纤光栅相连。
作为优选，所述的环形器为1550nm波段的环形器。
作为优选，所述的光谱分析装置分辨率为0.1nm。
采用上述结构后，本实用新型具有如下有益效果：传感器中采用两个光纤光栅，分别为均匀光纤光栅（简称FBG）和啁啾光纤光栅（简称CFBG），传感光路设计为两路，光源传送的光信号通过光开关实现两路信号之间的切换，一路光信号入射进FBG根据在应变作用下其反射光谱中心波长平移最大值和最小值，提供应变的最大值和最小值，以限定根据第二路信号计算的非均匀应变分布的范围；第二路光信号进入CFBG，利用其反射光谱的畸变和平移变化和第一路提供的应变最大值与最小值实时反映轴向非均匀应变的分布。
本专利方案解决了传统传感***测量微结构形变误差大、重构速度慢的难题，提高了传感器精度和可靠性。
附图说明
图1是本实用新型实施例一中基于啁啾光纤光栅的轴向非均匀应变传感器的结构示意图。
图2是本实用新型实施例二中基于啁啾光纤光栅的轴向非均匀应变传感器的结构示意图。
如图所示：1、第一光源，2、第一光谱分析装置，3、第一环形器，4、第一光纤光栅，5、第二光源，6、第二光谱分析装置，7、第二环形器，8、第二光纤光栅，9、光谱数据处理装置，10、光开关。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明。
一种基于啁啾光纤光栅的轴向非均匀应变传感器，它包括两条并排固定在一起的光纤光栅；其中一条光纤光栅为均匀光纤光栅；另一条光纤光栅为啁啾光纤光栅；每条光纤光栅各自对应一套检测单元，或者共用一套检测单元；所述的检测单元包括一个光源、一个光谱分析装置和一个环形器；
当每条光纤光栅自对应一套检测单元时，部件连接关系为：每个单元中的光源与环形器相连，环形器与光纤光栅相连，所述的光谱分析装置与环形器相连，所述的光谱分析装置用于接收并分析光纤光栅反射回的光信号；
当两条光纤光栅共用一套检测单元时，需要增设一个光开关，部件连接关系为：光源和光谱分析装置与环形器相连，环形器与光开关相连，光开关同时与两条光纤光栅相连。
作为优选，所述的环形器为1550nm波段的环形器。
作为优选，所述的光谱分析装置分辨率为0.1nm。
本专利方案有如下两个实施例：
实施例一
结合附图1，一种基于啁啾光纤光栅的轴向非均匀应变传感器，它包括第一光源1，第一光谱分析装置2，第一环形器3，第一光纤光栅4，第二光源5，第二光谱分析装置6，第二环形器7和第二光纤光栅8。
所述的第一光源1和第一光谱分析装置2与第一环形器3相连，所述的第一环形器3与第一光纤光栅4相连；所述的第一光纤光栅4为均匀光纤光栅。
所述的第二光源5和第二光谱分析装置6与第二环形器7相连，所述的第二环形器7与第二光纤光栅8相连；所述的第二光纤光栅8为啁啾光纤光栅；所述的第一光纤光栅4和第二光纤光栅8并排固定在一起。
作为优选，所述的第一光纤光栅4内的均匀光纤光栅的周期宽度为1.2nm，所述的第二光纤光栅8内的啁啾光纤光栅带宽10nm。
作为进一步的改进，它还包括有光谱数据处理装置9；所述的第一光谱分析装置2和第二光谱分析装置6均与光谱数据处理装置9相连，所述的第一光谱分析装置2和第二光谱分析装置6的分析数据直接输入到光谱数据处理装置9中进行综合处理，以进一步减少人工数据处理工作。
在该实施例中，作为更进一步的改进，所述的第一光源1和第二光源5可以采用一个光源加一个光源二分器的组件来代替，即可以实现减少一个光源的效果。
实施例二
结合附图2，一种基于啁啾光纤光栅的轴向非均匀应变传感器，它包括第一光源1，第一光谱分析装置2，第一环形器3，第一光纤光栅4，第二光纤光栅8和光开关10；所述的第一光源1和第一光谱分析装置2与第一环形器3相连，所述的第一环形器3与光开关10相连，所述的第一光纤光栅4和第二光纤光栅8并排与光开关10相连；所述的第一光纤光栅4和第二光纤光栅8并排固定在一起。
作为优选，所述的第一光纤光栅4内的均匀光纤光栅的周期宽度为1.2nm，所述的第二光纤光栅8内的啁啾光纤光栅带宽10nm。
需要说明的是，本专利申请所公开的基于啁啾光纤光栅的轴向非均匀应变传感器只涉及传感器的核心部件，具体使用时，第一光纤光栅4和第二光纤光栅8是需要固定在被测物体上的。在不同的使用场合下，传感器的光线光栅部分需要做不同的封装与固定，具体的处理方式包括有环氧树脂密封，胶粘密封等，这在业内有成熟的技术，此处不再赘述。
另外本专利申请所公开的只是传感器的硬件结构，具体使用时，传感器采集到的信号需要通过算法处理才能反馈出具体的应变信息。而算法部分，用户可以采用现有技术中通用的基本粒子群算法或者其他类似的优化算法来实现。
以上对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。
Claims (3)
1.一种基于啁啾光纤光栅的轴向非均匀应变传感器，其特征在于：它包括两条并排固定在一起的光纤光栅；其中一条光纤光栅为均匀光纤光栅；另一条光纤光栅为啁啾光纤光栅；每条光纤光栅各自对应一套检测单元，或者共用一套检测单元；所述的检测单元包括一个光源、一个光谱分析装置和一个环形器；
当每条光纤光栅自对应一套检测单元时，部件连接关系为：每个单元中的光源与环形器相连，环形器与光纤光栅相连，所述的光谱分析装置与环形器相连，所述的光谱分析装置用于接收并分析光纤光栅反射回的光信号；
当两条光纤光栅共用一套检测单元时，需要增设一个光开关，部件连接关系为：光源和光谱分析装置与环形器相连，环形器与光开关相连，光开关同时与两条光纤光栅相连。
2.根据权利要求1所述的基于啁啾光纤光栅的轴向非均匀应变传感器，其特征在于：所述的环形器为1550nm波段的环形器。
3.根据权利要求1所述的基于啁啾光纤光栅的轴向非均匀应变传感器，其特征在于：所述的光谱分析装置分辨率为0.1nm。
Priority Applications (1)
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| CN201922070706.6U CN210664363U (zh) | 2019-11-27 | 2019-11-27 | 一种基于啁啾光纤光栅的轴向非均匀应变传感器 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN210664363U true CN210664363U (zh) | 2020-06-02 |
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| CN201922070706.6U Active CN210664363U (zh) | 2019-11-27 | 2019-11-27 | 一种基于啁啾光纤光栅的轴向非均匀应变传感器 |
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- 2019-11-27 CN CN201922070706.6U patent/CN210664363U/zh active Active
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