光纤布拉格光栅微位移传感器及其测量方法

摘要

本发明公开了一种光纤布拉格光栅微位移传感器及其测量方法，该光纤布拉格光栅传感器由圆柱型内壳，外壳构成，在内壳与外壳之间的四个对称方向上放置四块不锈钢弹性膜片，弹性膜片与外壳接触的地方焊接固定，利用四块弹性膜片的压力将外壳固定在内壳上，四块弹性膜片上都粘有光纤布拉格光栅，光纤光栅水平放置，内壳固定，外壳受到外部微位移变化的作用，外壳与内壳相对位置发生变化，膜片的发生形变，带动上面的布拉格光栅发生形变，光纤布拉格光栅波长发生漂移。由于四块膜片的形变各异，可以通过分析四只布拉格光栅的波长漂移情况判断位移变化的大小和方向。

主权项

光纤布拉格光栅微位移传感器的测量方法，其特征在于包括：所述微位移传感器包括外壳(1)、内壳(2)，内壳(2)设置在外壳(1)内部，内壳(2)和外壳(1)之间还设有光纤布拉格光栅(4)；外壳(1)和内壳(2)均采用圆柱形；光纤布拉格光栅(4)设置在弹性膜片(3)上；弹性膜片(3)采用不锈钢，并在内壳(2)与外壳(1)之间的四个对称方向上放置；光纤布拉格光栅(4)环绕内壳(2)，并与内壳(2)底面平行；弹性膜片(3)与内壳(2)相接触，并焊接在外壳(1)上；外壳(1)受到与水平方向成θ角，大小为h的位移作用之后，通过检测光纤布拉格光栅(4)的布拉格波长垂直方向漂移量Δλ_MN、水平方向漂移量Δλ_PQ，分别计算得出弹性膜片(3)垂直方向变化量MN、水平方向变化量PQ，其中M为未发生位移时内壳(2)与上侧弹性膜片(3)的切点，N为弯曲的上侧弹性膜片(3)两边缘连线与垂直方向直径的交点，P为未发生位移时内壳(2)与左侧弹性膜片(3)的切点，Q为弯曲的左侧弹性膜片(3)两边缘连线与水平方向直径的交点，然后根据下式计算得出h和θ的大小：$\left\{\begin{array}{c}h=\sqrt{{\mathrm{MN}}^2+{\mathrm{PQ}}^2}\\ \theta =\arctan \frac{MN}{PQ}\end{array}\right..$