一種光纖光柵稱重傳感器及其制造方法與傳感系統技術方案

本發明專利技術屬于傳感器技術領域，特別涉及一種光纖光柵稱重傳感器及其制造方法與傳感系統，光纖光柵稱重傳感器，包括：光纖，所述光纖包括具有沿預設方向刻有光纖光柵的纖芯和包覆在所述纖芯外圍的柱狀包層，所述柱狀包層的外表面設置有多個正六邊形柵格狀凹槽，且相鄰兩個正六邊形柵格共邊；金屬殼體組件，包括第一金屬承載件和與所述第一金屬承載件相對設置的第二金屬承載件，所述光纖夾設于所述第一金屬承載件和所述第二金屬承載件之間。光纖光柵稱重傳感器的承載能力較高、疲勞壽命較佳且靈敏度較高。度較高。度較高。

【技術實現步驟摘要】
一種光纖光柵稱重傳感器及其制造方法與傳感系統


[0001]本專利技術屬于傳感器
，特別涉及一種光纖光柵稱重傳感器及其制造方法與傳感系統。

技術介紹

[0002]隨著國民經濟的發展、物流行業的興起與繁榮、以及客運行業的振興，公路運輸在各種運輸行業中占據著重要位置，其事關人民財產和生命安全。尤其是公路超重、超員等超載行為，嚴重影響了公路壽命、車輛和乘客安全。目前，汽車荷載標準是進行公路橋梁設計、承載能力檢測評估的重要依據，而實際公路橋梁上的汽車荷載狀況與現行規范標準的差異較大，由此引發橋梁的各種病害十分多見。因此，公路超載的監管工作一直是交通行業的重點。
[0003]一種相關技術中，采用光纖光柵稱重傳感器對車輛進行稱重，具體地，在光纖的一端提供光源光線，當光纖光柵稱重傳感器受到壓力時，光柵周期會變大，使得反射光線的波長發生漂移，其中，反射光線的波長漂移量與受到的壓力成正比，從而通過檢測反射光線的光譜變化，即可獲知車輛重量。
[0004]然而，當被稱重的車輛等物體重量過大或重量分布不均時，可能會導致光纖發生裂紋或斷裂。此外，如何提高光纖光柵稱重傳感器的靈敏度也是業界一個重要的技術課題。

技術實現思路

[0005]本專利技術的目的之一在于提供了一種光纖光柵稱重傳感器，承載能力較高、疲勞壽命較佳且靈敏度較高。
[0006]本專利技術的目的之二在于提供一種傳感系統。
[0007]本專利技術的目的之三在于提供一種光纖光柵稱重傳感器的制造方法，制造方法簡單，適于工業生產。
>[0008]本專利技術實現目的之一所采用的技術方案為：一種光纖光柵稱重傳感器，所述光纖光柵稱重傳感器包括：光纖，所述光纖包括具有沿預設方向上刻有光纖光柵的纖芯和包覆在所述纖芯外圍的柱狀包層，所述柱狀包層的外表面具有多個正六邊形柵格狀凹槽，每個所述正六邊形柵格狀凹槽與周圍的六個所述正六邊形柵格狀凹槽各共用一條邊；以及金屬殼體組件，包括第一金屬承載件和與所述第一金屬承載件相對設置的第二金屬承載件，所述光纖夾在所述第一金屬承載件和所述第二金屬承載件之間。
[0009]優選地，每個所述正六邊形柵格狀凹槽包括多條凹槽，每條所述凹槽的長度在50μm
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70μm的范圍內；每條凹槽的深度在20μm
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30μm的范圍內；每條凹槽的寬度在8μm
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10μm范圍內；所述柱狀包層的厚度在55μm
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60μm的范圍內。
[0010]優選地，所述第一金屬承載件具有第一容置槽，所述第二金屬承載件具有第二容置槽，所述第一容置槽與所述第二容置槽分別用于收納所述光纖的上半部分和下半部分。
[0011]優選地，所述第一容置槽和所述第二容置槽的槽表面還各設置有凸起結構，所述凸起結構容置在多個所述正六邊形柵格狀凹槽中。
[0012]優選地，所述凸起結構與所述正六邊形柵格狀凹槽形狀適配，包括多個正六邊形柵格狀凸起，每個所述正六邊形柵格狀凸起容置在對應一個所述正六邊形柵格狀凹槽中。
[0013]優選地，所述正六邊形柵格狀凹槽中或所述正六邊形柵格狀凹槽中和所述正六邊形柵格狀凹槽外圍的表面設置有粘結劑，所述粘結劑將所述光纖和所述第一金屬承載件粘接在一起，以及將所述光纖和所述第二金屬承載件粘接在一起。
[0014]本專利技術實現目的之二所采用的技術方案為：一種傳感系統，包括：所述的光纖光柵稱重傳感器；光源，用于發出檢測光線；光纖環形器，包括第一端、第二端和第三端，所述第一端用于接收所述光源發出的所述檢測光線，所述第二端用于將所述檢測光線提供至所述光纖的一端，并接收經由所述光柵反射的反射光線，所述第三端用于輸出所述反射光線；光譜解調儀，用于接收所述第三端的所述反射光線以獲得所述反射光線的光譜數據；以及處理器，用于依據所述光譜數據計算施加在所述光纖光柵稱重傳感器上的物體重量。
[0015]本專利技術實現目的之三所采用的技術方案為：一種光纖光柵稱重傳感器的制造方法，所述制造方法包括：提供光纖，所述光纖包括具有沿預設方向上刻有光纖光柵的纖芯和包覆在所述纖芯外圍的柱狀包層；對所述光纖進行預處理；對所述柱狀包層的外表面進行加工，使得所述光纖的所述柱狀包層的外表面形成多個正六邊形柵格狀凹槽，其中，每個所述正六邊形柵格狀凹槽與周圍的六個所述正六邊形柵格狀凹槽各共用一條邊；以及提供第一金屬承載件和第二金屬承載件，將所述光纖夾設在所述第一金屬承載件和所述第二金屬承載件之間。
[0016]優選地，所述對所述柱狀包層的外表面進行加工的步驟包括：采用飛秒激光加工工藝對應所述光纖，按照預設路徑移動所述光纖使得所述光纖的所述柱狀包層的外表面形成所述正六邊形柵格狀凹槽。
[0017]優選地，所述制造方法還包括在所述提供第一金屬承載件和第二金屬承載件的步驟前執行的以下步驟：在所述第一金屬承載件和所述第二金屬承載件表面加工用于容置在所述正六邊形柵格狀凹槽中的凸起結構；及提供粘結劑，將所述粘結劑涂附所述正六邊形柵格狀凹槽中或者所述正六邊形柵格狀凹槽中和所述正六邊形柵格狀凹槽外圍的所述柱狀包層的外表面。
[0018]與現有技術相比，本專利技術的有益效果：（1）本專利技術的光纖光柵稱重傳感器，通過在所述光纖的所述柱狀包層的外表面形成多個正六邊形柵格狀凹槽，由于正六邊形結構力學性能均勻，可以使得所述光纖可以隨
受到的壓力的大小發生適當的彎曲形變抵抗載荷，從而避免所述光纖某處受到的應力過于集中，使得所述光纖整體的受力較為均勻，減少光纖發生裂紋或斷裂的情況，進而可提高光纖光柵稱重傳感器的承載能力和疲勞壽命。
[0019]（2）本專利技術的光纖光柵稱重傳感器，通過在所述光纖的所述柱狀包層的外表面形成多個正六邊形柵格狀凹槽，使得所述柱狀包層的外表面面積增大，從而有利于增加受壓接觸面積，在提高承載能力的同時，還可以提高所述光纖光柵稱重傳感器的靈敏度，經實驗測試，在同樣的條件下，具有所述凹槽的光纖光柵稱重傳感器接收到反射光線的光譜漂移相較于未加工凹槽的光纖光柵稱重傳感器的反射光線的光譜漂移更大，可見，上述正六邊形柵格狀凹槽的設計，在提高光纖的承載能力和疲勞壽命的同時，還可以提高稱重靈敏度。再進一步地說，上述凹槽的設計也使得可使用最少的材料減少自身體重的同時，有效發揮最大的功效，提高壓力承載上限。
[0020]（3）本專利技術的光纖光柵稱重傳感器，通過在所述光纖的所述柱狀包層的外表面形成多個正六邊形柵格狀凹槽，且相鄰兩個正六邊形柵格狀凹槽共邊，使得多個所述正六邊形柵格狀凹槽可以緊密且規則地排列，不僅有利于提高所述光纖的結構強度，使得所述光纖整體的受力均勻，且可以避免正三角形拼接或正方形拼接時導致的直線形凹槽較長從而易引用光纖斷裂失效的問題，進一步保證所述光纖的承載能力和疲勞壽命。
[0021]（4）本專利技術的制造方法，制造工藝簡單，適于工業化生產。
[0022]（5）本專利技術的光纖光柵稱重傳感系統承載能力較高、疲勞壽命較佳且靈敏度較高。
附圖說明
[0023]圖1是本申請實施例1提本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種光纖光柵稱重傳感器，其特征在于，所述光纖光柵稱重傳感器包括：光纖，所述光纖包括具有沿預設方向上刻有光纖光柵的纖芯和包覆在所述纖芯外圍的柱狀包層，所述柱狀包層的外表面具有多個正六邊形柵格狀凹槽，每個所述正六邊形柵格狀凹槽與周圍的六個所述正六邊形柵格狀凹槽各共用一條邊；以及金屬殼體組件，包括第一金屬承載件和與所述第一金屬承載件相對設置的第二金屬承載件，所述光纖夾在所述第一金屬承載件和所述第二金屬承載件之間。2.如權利要求1所述的光纖光柵稱重傳感器，其特征在于，每個所述正六邊形柵格狀凹槽包括多條凹槽，每條所述凹槽的長度在50μm
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70μm的范圍內；每條凹槽的深度在20μm
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30μm的范圍內；每條凹槽的寬度在8μm
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10μm范圍內；所述柱狀包層的厚度在55μm
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60μm的范圍內。3.如權利要求1所述的光纖光柵稱重傳感器，其特征在于，所述第一金屬承載件具有第一容置槽，所述第二金屬承載件具有第二容置槽，所述第一容置槽與所述第二容置槽分別用于收納所述光纖的上半部分和下半部分。4.如權利要求3所述的光纖光柵稱重傳感器，其特征在于，所述第一容置槽和所述第二容置槽的槽表面還各設置有凸起結構，所述凸起結構容置在多個所述正六邊形柵格狀凹槽中。5.如權利要求4所述的光纖光柵稱重傳感器，其特征在于，所述凸起結構與所述正六邊形柵格狀凹槽形狀適配，包括多個正六邊形柵格狀凸起，每個所述正六邊形柵格狀凸起容置在對應一個所述正六邊形柵格狀凹槽中。6.如權利要求3
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5項任意一項所述的光纖光柵稱重傳感器，其特征在于，所述正六邊形柵格狀凹槽中或所述正六邊形柵格狀凹槽中和所述正六邊形柵格狀凹槽外圍的表面設置有粘結劑，所述粘結劑將所述光纖和所述第一金屬承載件粘接在一起，以及將所述光纖...

【專利技術屬性】
技術研發人員：彭文，王閔，袁理，胡勁草，韓金波，
申請(專利權)人：武漢東沃慧達科技有限公司，
類型：發明
國別省市：