CN104931078A - 高分辨率密集光纤光栅布设方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高分辨率密集光纤光栅布设方法，该方法首先需要对光纤光栅及待测物体用来待粘接光纤光栅处的表面进行去污处理，然后将多条光纤光栅水平固定放置在待测物体表面上，固定放置的原则是多条光纤光栅之间相互平行且相邻光纤光栅之间间隔适当的距离，并且保证除了第一条光纤光栅之外，其他每条光纤光栅上刻制的第一段布拉格光栅的起始位置都与上一条光纤光栅刻制的第一段布拉格光栅的末端位置对齐，最后一条光纤光栅固定放置后，还要保证最后一条光纤光栅刻制的第一段布拉格光栅的末端位置与第一条光纤光栅刻制的第二段布拉格光栅的起始位置对齐。本发明的优点是不但取材方便，而且通过错位放置大大提高了空间分布率。
Description
技术领域：
本发明涉及光纤光栅技术领域，具体讲是一种取材方便，能够提高空间分辨率的高分辨率密集光纤光栅布设方法。
背景技术：
光纤光栅传感器是通过检测波长的变化量来检测温度、应变、压力等物理量，在如航空航天航海、建筑交通运输、能源化工环保等领域中取得了成功的应用。根据不同的被测结构，分布式光纤光栅传感器一般采用在单根光纤上刻制单个或多个不同周期的布拉格光栅，然后经不同的封装后，将此光纤直接埋入、表面粘贴、预先封装在钢板上或者毛细管中、两端夹持固定等方式，对反射光进行解调后可以得到光纤光栅测量点的物理量。目前已经在水坝寿命监测、桥梁缺陷监测、油井气田、航空航天结构、大型载体健康监测、复合材料等领域取得了成功的应用。
光纤光栅一般为单根光纤布放，只能测量布拉格光栅附近的物理量理量，如：温度、应变、压力、位移、压强、扭角、扭矩(扭应力)、加速度、电流、电压、磁场、频率、浓度、热膨胀系数、振动等，即一维空间分布，对于需要测量二维或三维空间分布，由于受限于单根光纤上光纤光栅刻制的间隔，单根光纤有时无法提供足够的空间分辨率。
发明内容：
本发明要解决的技术问题是，提供一种取材方便，能够大大提高空间分辨率的高分辨率密集光纤光栅布设方法。
本发明的技术解决方案是，提供一种高分辨率密集光纤光栅布设方法，该方法包括以下步骤：
a、首先对n条光纤光栅进行去污处理；
b、接着对待测物体用来待粘接光纤光栅处的表面进行去污处理；
c、然后将第一条光纤光栅固定放置在待测物体表面上；
d、当固定放置第二条光纤光栅时，要保证第二条光纤光栅与第一条光纤光栅平行且间隔适当的距离，并且将第二条光纤光栅刻制的第一段布拉格光栅Ⅱ的起始位置对准第一条光纤光栅刻制的第一段布拉格光栅Ⅰ的末端位置；
e、剩下的第三条光纤光栅至第n-1条光纤光栅按照步骤d中的原则依次固定放置，保证每条光纤光栅上刻制的第一段布拉格光栅的起始位置都与上一条光纤光栅刻制的第一段布拉格光栅的末端位置对齐；
f、固定放置最后第n条光纤光栅，保证第n条光纤光栅刻制的第一段布拉格光栅Ⅳ的起始位置与第n-1条光纤光栅刻制的第一段布拉格光栅Ⅲ末端位置对齐，同时，第n条光纤光栅刻制的第一段布拉格光栅Ⅳ的末端位置与第一条光纤光栅刻制的第二段布拉格光栅的起始位置对齐。
采用以上方法后，本发明具有以下有益效果：
1、取材方便:本发明高分辨率密集光纤光栅布设方法采用通用的光纤光栅，无需对系统和材料进行升级。
2、提高了空间分辨率:本发明高分辨率密集光纤光栅布设方法克服了普通单根光纤光栅受刻制布拉格光栅间隔的限制，通过将多根光纤光栅之间错位排放，使相邻光纤光栅之间在横向上进行互补，从而将一维监测布设发展为二维、三维监测布放，从而可以测量平面、弧面、不规则面的物理量变化，大大提高了光纤光栅的空间分辨率。
本发明所述的高分辨率密集光纤光栅布设方法，其中，步骤a中对n条光纤光栅进行去污处理的具体过程是：首先使用脱脂棉蘸取适量分析纯酒精将待粘接的n条光纤光栅擦洗一遍，然后放入烘干箱烘干后取出待用。这种去污方式可以增强光纤光栅的粘接强度。
本发明所述的高分辨率密集光纤光栅布设方法，其中，在待测物体表面上固定放置光纤光栅的具体过程是：用胶带将光纤光栅的一端固定，用注胶机在光纤光栅上涂抹适量的结构胶，稍微提起光纤光栅非固定端，让结构胶填充在光纤光栅和待测物体表面上，轻轻拉直光纤光栅，使光纤光栅和待测物体表面保持适当的接触压力，最后用胶带将另一端固定。光纤光栅和待测表面紧密粘接在一起，能够精确测量出被测物体的形变(需要热膨胀系数匹配)。
本发明所述的高分辨率密集光纤光栅布设方法，其中，每条光纤光栅的端面形状呈圆形、三角形、四边形、五边形、六边形、曲线片形、菱形或半圆形。这里的各种形状就是各种光纤光栅封装的形状，其目的不但是为了和待测物体的表面曲线匹配，而且有利于提高布设的牢固性，使用可靠。另外，这里所指的曲线片形是指弯曲的片状封装形式。
本发明所述的高分辨率密集光纤光栅布设方法，其中，步骤b中对待测物体用来待粘接光纤光栅处的表面进行去污处理的具体过程是：取一块砂皮，沿同一方向将被测物体上待粘接光纤光栅处的表面打毛，然后用脱脂棉蘸取适量硫酸-重铬酸钠溶液将其擦洗干净，接着用纯净水清洗干净后晾干，晾干后再用脱脂棉蘸取适量丙酮将表面擦洗一遍，待其晾干。这种去污方式可以增强待测物体用来待粘接光纤光栅处的表面的粘接强度。
附图说明：
图1是本发明高分辨率密集光纤光栅布设方法的布设示意图；
图2是图1的左视图。
具体实施方式：
下面结合附图和具体实施方式对本发明高分辨率密集光纤光栅布设方法作进一步说明：
如图1所示，在本具体实施方式中，待测物体用来待粘接光纤光栅处的表面是个平面，为了保证能够与平面解密粘接，如图2所示，在本具体实施方式中，每条光纤光栅的端面的形状呈四边形，换句话说，本具体实施方式中，光纤光栅采用的是方形封装。
在本具体实施方式中，本发明高分辨率密集光纤光栅布设方法的具体步骤如下：
a、首先使用脱脂棉蘸取适量分析纯酒精将待粘接的n条光纤光栅擦洗一遍，然后放入烘干箱烘干后取出待用。擦洗光纤光栅的目的是为了去除光纤光栅表面可能存在的油污和灰尘，以免影响粘接强度。
b、接着取一块砂皮，沿同一方向将被测物体上待粘接光纤光栅处的表面打毛，然后用脱脂棉蘸取适量硫酸-重铬酸钠溶液将其擦洗干净，接着用纯净水清洗干净后晾干，晾干后再用脱脂棉蘸取适量丙酮将表面擦洗一遍，待其晾干。硫酸-重铬酸钠溶液是有浓硫酸和重铬酸钠配制而成的，通常将25g Na2CrO7置于烧杯中，加50立方厘米水溶解，然后不断搅拌下，慢慢加入450立方厘米浓硫酸，呈深褐色，具有强酸性、强氧化性，对有机物、油污等去污能力特别强。这个步骤的目的为去除待测物体表面的油污等，以免影响粘接强度。
c、然后用胶带将第一条光纤光栅1的一端固定，用注胶机在第一条光纤光栅1上涂抹适量的结构胶，稍微提起第一条光纤光栅1非固定端，让结构胶填充在第一条光纤光栅1和待测物体表面上，轻轻拉直第一条光纤光栅1，使第一条光纤光栅1和待测物体表面保持适当的接触压力，最后用胶带将第一条光纤光栅1的另一端固定。
d、当固定放置第二条光纤光栅2时，粘接方式与步骤c相同，但要保证第二条光纤光栅2与第一条光纤光栅1平行且间隔适当的距离，并且将第二条光纤光栅2刻制的第一段布拉格光栅Ⅱ3的起始位置对准第一条光纤光栅1刻制的第一段布拉格光栅Ⅰ4的末端位置。
e、剩下的第三条光纤光栅5至第n-1条光纤光栅6按照步骤d中的原则依次固定放置，其粘接方式也与步骤c相同，同时保证每条光纤光栅上刻制的第一段布拉格光栅的起始位置都与上一条光纤光栅刻制的第一段布拉格光栅的末端位置对齐；
f、固定放置最后第n条光纤光栅7时，其粘接方式也与步骤c相同，同时保证第n条光纤光栅7刻制的第一段布拉格光栅Ⅳ8的起始位置与第n-1条光纤光栅6刻制的第一段布拉格光栅Ⅲ9末端位置对齐，同时，第n条光纤光栅7刻制的第一段布拉格光栅Ⅳ8的末端位置与第一条光纤光栅1刻制的第二段布拉格光栅10的起始位置对齐。
以上所述的实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (5)
1.一种高分辨率密集光纤光栅布设方法，其特在在于：该布设方法包括以下步骤：
a、首先对n条光纤光栅进行去污处理；
b、接着对待测物体用来待粘接光纤光栅处的表面进行去污处理；
c、然后将第一条光纤光栅(1)固定放置在待测物体表面上；
d、当固定放置第二条光纤光栅(2)时，要保证第二条光纤光栅(2)与第一条光纤光栅(1)平行且间隔适当的距离，并且将第二条光纤光栅(2)刻制的第一段布拉格光栅Ⅱ(3)的起始位置对准第一条光纤光栅(1)刻制的第一段布拉格光栅Ⅰ(4)的末端位置；
e、剩下的第三条光纤光栅(5)至第n-1条光纤光栅(6)按照步骤d中的原则依次固定放置，保证每条光纤光栅上刻制的第一段布拉格光栅的起始位置都与上一条光纤光栅刻制的第一段布拉格光栅的末端位置对齐；
f、固定放置最后第n条光纤光栅(7)，保证第n条光纤光栅(7)刻制的第一段布拉格光栅Ⅳ(8)的起始位置与第n-1条光纤光栅(6)刻制的第一段布拉格光栅Ⅲ(9)末端位置对齐，同时，第n条光纤光栅(7)刻制的第一段布拉格光栅Ⅳ(8)的末端位置与第一条光纤光栅(1)刻制的第二段布拉格光栅(10)的起始位置对齐。
2.根据权利要求1所述的高分辨率密集光纤光栅布设方法，其特在在于：步骤a中对n条光纤光栅进行去污处理的具体过程是：首先使用脱脂棉蘸取适量分析纯酒精将待粘接的n条光纤光栅擦洗一遍，然后放入烘干箱烘干后取出待用。
3.根据权利要求1所述的高分辨率密集光纤光栅布设方法，其特在在于：在待测物体表面上固定放置光纤光栅的具体过程是：用胶带将光纤光栅的一端固定，用注胶机在光纤光栅上涂抹适量的结构胶，稍微提起光纤光栅非固定端，让结构胶填充在光纤光栅和待测物体表面上，轻轻拉直光纤光栅，使光纤光栅和待测物体表面保持适当的接触压力，最后用胶带将另一端固定。
4.根据权利要求1或2或3所述的高分辨率密集光纤光栅布设方法，其特在在于：每条光纤光栅的端面形状呈圆形、三角形、四边形、五边形、六边形、曲线片形、菱形或半圆形。
5.根据权利要求1所述的高分辨率密集光纤光栅布设方法，其特在在于：步骤b中对待测物体用来待粘接光纤光栅处的表面进行去污处理的具体过程是：取一块砂皮，沿同一方向将被测物体上待粘接光纤光栅处的表面打毛，然后用脱脂棉蘸取适量硫酸-重铬酸钠溶液将其擦洗干净，接着用纯净水清洗干净后晾干，晾干后再用脱脂棉蘸取适量丙酮将表面擦洗一遍，待其晾干。
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- 2015-06-02 CN CN201510297907.3A patent/CN104931078A/zh active Pending
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