本公开涉及传感器，尤其涉及一种光纤传感器及摩擦系数的测量方法。
背景技术：
1、压力传感器是一种能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置，压力传感器一般可分为应变传感器、压电传感器、电容式压力传感器和薄膜传感器等；剪切力传感器一般分为磁阻传感器和电容式传感器，磁阻传感器中附着在磁性材料上的物体会随着施加到传感器上的剪切力发生位移，从而导致磁场发生变化；电容式传感器中的电容器的容值会随着施加到传感器上的剪切力发生变化，从而测量剪切力。
2、然而，相关技术中的压力传感器只能测量压力，剪切力传感器只能测量剪切力。
3、需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
1、本公开实施例提供一种光纤传感器及摩擦系数的测量方法，该光纤传感器可以同时测量施加在光纤传感器上的压力和剪切力。
2、本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。
3、本公开实施例提供一种光纤传感器，包括：基体、第一光纤光栅传感单元、第二光纤光栅传感单元和第三光纤光栅传感单元；其中，所述基体为立方体，所述基体具有第一侧面、第二侧面和第三侧面，所述第一侧面和所述第二侧面相互平行，所述第三侧面分别与所述第一侧面和所述第二侧面垂直；所述第一光纤光栅传感单元穿过所述第一侧面的中心和所述第二侧面的中心；所述第二光纤光栅传感单元和所述第三光纤光栅传感单元均与所述第三侧面平行；所述第二光纤光栅传感单元倾斜穿过所述第一侧面和所述第二侧面，所述第三光纤光栅传感单元倾斜穿过所述第一侧面和所述第二侧面；所述第二光纤光栅传感单元在所述第三侧面的投影和所述第三光纤光栅传感单元在所述第三侧面的投影，沿所述第一光纤光栅传感单元在所述第三侧面的投影对称；所述第一光纤光栅传感单元、所述第二光纤光栅传感单元和所述第三光纤光栅传感单元用于同时测量施加在所述基体上的压力和剪切力。
4、在本公开一些示例性实施例中，所述光纤传感器还包括：温度光纤光栅传感单元，所述温度光纤光栅传感单元的一端设置于所述第一侧面或第二侧面的中心，用于测量环境温度。
5、在本公开一些示例性实施例中，所述基体还包括与所述第三侧面平行的第四侧面；所述光纤传感器还包括：第四光纤光栅传感单元和第五光纤光栅传感单元；其中，所述第四光纤光栅传感单元和所述第五光纤光栅传感单元均与所述第一侧面平行；所述第四光纤光栅传感单元倾斜穿过所述第三侧面和所述第四侧面，所述第五光纤光栅传感单元倾斜穿过所述第三侧面和所述第四侧面；所述第四光纤光栅传感单元在所述第一侧面的投影和所述第五光纤光栅传感单元在所述第一侧面的投影，沿所述第一侧面的横中线对称；所述第一光纤光栅传感单元、所述第二光纤光栅传感单元、所述第三光纤光栅传感单元、所述第四光纤光栅传感单元和所述第五光纤光栅传感单元用于同时测量施加在所述基体上的压力和剪切力。
6、在本公开一些示例性实施例中，当环境温度发生变化时，所述温度光纤光栅传感单元产生目标波长偏移；根据所述目标波长偏移和所述温度光纤光栅传感单元的温度系数，确定环境温度变化值；根据所述环境温度变化值和初始环境温度，确定当前环境温度。
7、在本公开一些示例性实施例中，所述光纤传感器还包括：第一垫圈、第二垫圈、第三垫圈、第四垫圈、第五垫圈和第六垫圈；所述第一垫圈设置于所述第一光纤光栅传感单元与第一侧面的相交处；所述第二垫圈设置于所述第一光纤光栅传感单元与第二侧面的相交处；所述第三垫圈设置于所述第二光纤光栅传感单元与第一侧面的相交处；所述第四垫圈设置于所述第二光纤光栅传感单元与第二侧面的相交处；所述第五垫圈设置于所述第三光纤光栅传感单元与第一侧面的相交处；所述第六垫圈设置于所述第三光纤光栅传感单元与第二侧面的相交处；在测量所述压力和所述剪切力时，所述第一垫圈和所述第二垫圈用于拉伸所述第一光纤光栅传感单元；在测量所述压力和所述剪切力时，所述第三垫圈和所述第四垫圈用于拉伸所述第二光纤光栅传感单元，或者，所述第五垫圈和所述第六垫圈用于拉伸所述第三光纤光栅传感单元。
8、在本公开一些示例性实施例中，当所述基体上同时施加压力和剪切力时，所述第一光纤光栅传感单元产生第一波长偏移，所述第二光纤传感单元或所述第三光纤传感单元产生第二波长偏移；根据所述第一波长偏移、所述第二波长偏移和预设系数，确定所述压力和所述剪切力的大小。
9、在本公开一些示例性实施例中，所述预设系数在所述光纤传感器的标定过程中确定；其中，在所述光纤传感器的标定过程中，在所述基体上同时施加已知压力和已知剪切力，所述第一光纤光栅传感单元产生第三波长偏移，所述第二光纤传感单元或所述第三光纤传感单元产生第四波长偏移；根据所述已知压力、所述已知剪切力、所述第三波长偏移和所述第四波长偏移，确定所述预设系数。
10、在本公开一些示例性实施例中，所述基体由柔性聚合物材料制成。
11、在本公开一些示例性实施例中，所述第一光纤光栅传感单元、所述第二光纤光栅传感单元和所述第三光纤光栅传感单元均为周期小于1μm的短周期光纤光栅。
12、本公开提供一种摩擦系数的测量方法，包括：使用如上述任一种光纤传感器，获得施加在目标物体上的压力和剪切力；根据施加在所述目标物体上的所述剪切力和所述压力的比值，确定所述目标物体的摩擦系数。
13、本公开实施例提供的光纤传感器，通过水平设置第一光纤光栅传感单元，倾斜且对称设置第二光纤光栅传感单元和第三光纤光栅传感单元，使得光纤光栅传感单元的中心波长变化对压力和剪切力敏感，从而可以同时测量施加在光纤传感器上的压力和剪切力。
14、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
1.一种光纤传感器，其特征在于，包括：基体、第一光纤光栅传感单元、第二光纤光栅传感单元和第三光纤光栅传感单元；
2.根据权利要求1所述的光纤传感器，其特征在于，还包括：温度光纤光栅传感单元，所述温度光纤光栅传感单元的一端设置于所述第一侧面或第二侧面的中心，用于测量环境温度。
3.根据权利要求1或2所述的光纤传感器，其特征在于，所述基体还包括与所述第三侧面平行的第四侧面；所述光纤传感器还包括：第四光纤光栅传感单元和第五光纤光栅传感单元；
4.根据权利要求2所述的光纤传感器，其特征在于，当环境温度发生变化时，所述温度光纤光栅传感单元产生目标波长偏移；根据所述目标波长偏移和所述温度光纤光栅传感单元的温度系数，确定环境温度变化值；根据所述环境温度变化值和初始环境温度，确定当前环境温度。
5.根据权利要求1所述的光纤传感器，其特征在于，还包括：第一垫圈、第二垫圈、第三垫圈、第四垫圈、第五垫圈和第六垫圈；
6.根据权利要求1或5所述的光纤传感器，其特征在于，当所述基体上同时施加压力和剪切力时，所述第一光纤光栅传感单元产生第一波长偏移，所述第二光纤传感单元或所述第三光纤传感单元产生第二波长偏移；根据所述第一波长偏移、所述第二波长偏移和预设系数，确定所述压力和所述剪切力的大小。
7.根据权利要求6所述的光纤传感器，其特征在于，所述预设系数在所述光纤传感器的标定过程中确定；
8.根据权利要求1-7任一项所述的光纤传感器，其特征在于，所述基体由柔性聚合物材料制成。
9.根据权利要求1-7任一项所述的光纤传感器，其特征在于，所述第一光纤光栅传感单元、所述第二光纤光栅传感单元和所述第三光纤光栅传感单元均为周期小于1μm的短周期光纤光栅。
10.一种摩擦系数的测量方法，其特征在于，包括：
