[其他]微彎光纖應力計無效

申請號：	87107210	申請日：	1987-10-29
公開（公告）號：	CN87107210A	公開（公告）日：	1988-08-03
發明（設計）人：	約翰·W·伯索德;斯達特·E·兌得	申請（專利權）人：	巴布科克和威爾科斯公司
主分類號：	G01L1/24	分類號：	G01L1/24
代理公司：	中國國際貿易促進委員會專利代理部	代理人：	李強
地址：	美國路易***	國省代碼：	暫無信息
權利要求書：	查看更多	說明書：	查看更多
摘要：
搜索關鍵詞：	光纖應力
鉆瓜網技術展會專利詞庫專利權人專利榜在售專利公布日期熱門專利

【說明書】：

一般來說，本發明與應力計有關，特別是與一種新型有用的微彎光纖應力計有關;這種應力計使用了一根覆有涂層的光纖，這樣光纖被固定在兩塊波紋板之間并受到彎曲;還使用了一根參考光纖，參考光纖被暴露在與前一根光纖同樣的熱環境中，但沒有被固定在兩塊波紋板之間。

已經開發了許多種應力計，用來測量結構負載，以便驗證單獨部件或整體結構設計得是否得當。現有的應力計包括箔、薄膜或線電阻裝置，這些裝置被粘或焊在被測樣品上。加在樣品上的負荷會使樣品、以及粘在樣品上的應力計受到拉伸、壓縮或扭曲。在應力計上產生的應力使它的電阻發生變化。如果用應力計電阻做為溫斯頓電橋的一臂，則電橋會變得不平衡，所產生的電壓將正比于在應力計上感應出的應力大小。這種方法是目前使用的應力計測量的基礎。

但是，當需要在高溫下進行應力測量時會遇到困難。例如，應力計和樣品的熱膨脹不同，使應力計受到應力;這種應力用掉了相當大的量程，從而掩蓋了需要測量的由負載所引起的應力。更進一步，要進行準確和可靠的測量，電阻應力計的使用溫度一般都限制在約315℃（約600°F）以下。超過這一溫度，物理和金屬學的效應，如合金分解、相變、選擇氧化和擴散，將使應力計的輸出產生有很大不可重復性的、不可預測的變化，經常使應力計或引線系統過早失靈。

目前，對于溫度超過315℃的準確和可靠的應力測量，還沒有一種滿意的方法。需要一種可靠、穩定的應力計，它能夠在這種高溫下工作;并且能使與被測樣品的熱膨脹相匹配，以便在低溫時就能將應力計粘在樣品上。

在測量結構條，如長支桿，的伸長時，也會遇到與測量應力時遇到的相似的困難。在較溫和的條件下，如能夠產生自由振動，伸長可能會隨時間緩慢地變化。這種情況要求伸長傳感器能進行基本上是直流的測量。因此，傳感器的漂移必須很小。

當結構條被置于惡劣條件下時，情況就更復雜了。

在高性能的飛機中，為了提高燃料效率，發動機性能和總體可靠性，需要能在飛行中監測發動機進口、出口情況的裝置。這種裝置必須能承受惡劣的發動機條件，其中包括高溫運行條件和振動。光纖和光傳感方法已被應用于許多惡劣環境下的測量，其中包括位移，速度、應力、流量、溫度、粒度分布、氣體成份和發生性。這些光傳感方法也可用來在惡劣條件下測量壓力。

還可設計光傳感器，使它能在高溫、或強電磁場中工作。

本發明描述了一個應力計;應力計使用一對波紋板;波紋板上有波紋，相對放置，相隔一定間距;一根覆有涂層的光纖被夾在上述相對的波紋表面中，并被波紋彎曲，彎曲程度取決于將兩塊板推向一起的附加力的大小;因此，通過光纖的光受到的調制，取決于兩塊板所受到的壓力。

本發明的一個方面是，做為應力計的一部分，包括一根附加光纖，它的結構與上述第一根光纖的完全相同，但沒有被夾在兩塊板中，第二根光纖與第一根光纖相距很近，這樣使它們暴露在相同的溫度條件下;由第二根光纖中傳過并受到它調制的光，與由第一根光纖中傳過并受到它調制的光一起，被用來產生熱一機械偏差修正值。

通過在玻璃光纖上覆上鋁或聚酰亞胺涂層，可以得到能在高達約427℃（約800°F）條件下使用的應力計。通過在玻璃光纖上覆上金涂層，使用溫度范圍可擴展到約540℃（約1000°F）。

本發明的另一方面是提供了一種設計簡單、結構堅固、制造經濟和抗惡劣環境的應力計。

本發明的各種獨特特點具體地在權利要求中指出;權利要求附在本文之后并構成本文的一部分。為了更好的理解本發明、它的操作優點和特殊應用結果，對附圖做了說明，并結合推薦實施例進行了描述。

在附圖中：

圖1是本發明中應力計最簡單形式的截面側視圖。

圖2是方框圖，表示使用信號光纖和參考光纖的本發明中的應力計。

圖3是本發明中負載隨光纖位移的變化，光纖有兩個空間彎曲。

圖4是應力計輸出電壓隨應力計中板的位移的變化。

圖5是本發明微彎應力計相對于一個參考應力計的定標圖。