專利名稱：一種用于測量管道環(huán)向應(yīng)變的應(yīng)變箍傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于傳感技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于光纖光柵技術(shù)的測量管道環(huán)向應(yīng)變的應(yīng)變箍傳感器。
背景技術(shù)：
目前測量管道環(huán)向應(yīng)變的方法通常是使用電阻應(yīng)變計。但是這種方法只能測量應(yīng)變計所在位置的局部應(yīng)變，測量范圍小，不能反映整個管道環(huán)向變形情況，而且電阻應(yīng)變計靈敏度低、易受電磁信號干擾、長期穩(wěn)定性差、壽命短，所以需要開發(fā)一種能夠克服上述缺點的測量管道環(huán)向應(yīng)變的傳感器。光纖光柵自問世以來，已廣泛應(yīng)用于光纖傳感領(lǐng)域。光纖光柵傳感器是用光纖光 柵制成的一種新型傳感器，通過檢測寫入光纖內(nèi)部的光柵反射或透射布拉格波長光譜，實現(xiàn)被測結(jié)構(gòu)的應(yīng)力，應(yīng)變和溫度量值的絕對測量。由于光纖光柵傳感器具有抗電磁干擾、抗腐蝕、電絕緣、高靈敏度和低成本以及和普通光纖的良好的兼容性等優(yōu)點，所以近年來得到了廣泛的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是基于光纖光柵技術(shù)，提供一種測量管道環(huán)向應(yīng)變的應(yīng)變箍傳感器，這種應(yīng)變箍傳感器可以和管道緊密結(jié)合，能夠測量整個管道截面的環(huán)向應(yīng)變，靈敏度高，抗干擾性強，解決了現(xiàn)有的電阻應(yīng)變計測量范圍小，易受外界電磁干擾，測量靈敏度不高，長期穩(wěn)定性差，壽命短等問題。這種測量管道環(huán)向應(yīng)變的應(yīng)變箍傳感器由金屬支座I、夾持件9、光纖光柵5、毛細鋼管3、毛細鋼管6以及封裝部件8組成。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是首先根據(jù)光纖光柵的工作原理可知，光纖光柵的波長變化Λ λ與應(yīng)變ε f的關(guān)系式為式(I)Δ λ = Kf · ε f (I)該(I)式中Kf為光纖光柵應(yīng)變傳感器靈敏度系數(shù)。對于纖芯是純石英的光纖情況，中心波長為1550nm附近的光纖光柵Kf等于I. 2pm/ μ ε。在應(yīng)變測量方面，采用對光纖光柵進行兩端夾持的封裝方式，這種封裝方式可以通過調(diào)整兩端固定支點的距離d與兩端封裝部件之間光纖的長度df間的比值關(guān)系來改變傳感器的靈敏度系數(shù)。在傳感器結(jié)構(gòu)中，采用鋼管封裝，封裝部件的應(yīng)變可以忽略，所以固定支點間的變形量幾乎全部加載在光纖上。在管道環(huán)向應(yīng)變測量中，管道周長變化量Al = f: EpRdO = InRsv (2)對于應(yīng)變箍傳感器，管道周長的變化量全部加載在長為df的光纖上，因此有
￡f=-T = —r^ (3)代入⑴式得到 ε =^~ (4)
^ df dfP InRKf
對于中心波長處于1550nm左右波段的光纖光柵，傳感器的中心波長變化與外界
應(yīng)變的關(guān)系如下式
權(quán)利要求
1.一種用于測量管道環(huán)向應(yīng)變的應(yīng)變箍傳感器，由金屬支座(I)、夾持件(9)、光纖光柵(5)、毛細鋼管(3)、毛細鋼管(6)以及封裝部件(8)組成，其特征是采用雙層毛細鋼管封裝，內(nèi)層使用毛細鋼管(6)，外層使用毛細鋼管(3)，使用環(huán)氧樹脂膠粘接光纖與鋼管(6)，用鋼管(3)套在鋼管(6)外層，使用704膠粘接，然后用金屬支座(I)與夾持件(9)將毛細鋼管封裝的傳感器緊箍在管道上，使用環(huán)氧樹脂膠將毛細鋼管(3)粘在管道外壁。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于測量管道環(huán)向應(yīng)變的應(yīng)變箍傳感器，其特征是金屬支座(I)與管道接觸面圓弧直徑與管道外徑相同，金屬支座(I)底部有半圓槽，半圓槽軸線與管道外壁相切，毛細鋼管(3)通過封裝部件(8)嵌在半圓槽內(nèi)，并通過夾持件(9)固定住。
全文摘要
一種用于測量管道環(huán)向應(yīng)變的應(yīng)變箍傳感器，屬于傳感技術(shù)領(lǐng)域。其特征是采用雙層毛細鋼管封裝，通過金屬支座與夾持件將毛細鋼管封裝的傳感器緊箍在管道上，并通過環(huán)氧樹脂把毛細鋼管粘在管道外壁。金屬支座與管道接觸面的弧直徑等于管道的外徑，這樣金屬支座就能與管道緊密接觸。傳感器的測量靈敏度可以根據(jù)實際需求通過改變傳感器元件的尺寸進行調(diào)整。本發(fā)明的效果和益處是提供了一種用于測量管道環(huán)向應(yīng)變的應(yīng)變箍傳感器，它能夠測量整個管道截面的環(huán)向應(yīng)變，具有較高的靈敏度，克服了電阻應(yīng)變計測量范圍小，精度低，易受電磁干擾、長期穩(wěn)定性差等缺點。
文檔編號G01B11/16GK102636128SQ20121009276
公開日2012年8月15日 申請日期2012年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月30日
發(fā)明者任亮, 姜濤, 李宏男, 賈子光 申請人:大連理工大學(xué)