专利名称：一种光纤光栅位移传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及光纤光栅传感技术领域，尤其涉及一种光纤光栅位移传感器。
背景技术：
已有的光纤光栅位移传感器一般是将光纤光栅固定于各种梁如悬臂梁、等强度梁 等以及记忆金属等弹性粱上，或将光纤光栅通过探杆、弹簧或拉线连接，位移量使弹性粱产 生弯曲以及探杆或拉线的伸縮来使光纤光栅受到的应力发生变化，从而使光栅受力而波长 产生相应变化，再通过测量光纤光栅的波长变化来获得位移量的大小。 这些种类传感器具有精度较高、抗电磁干扰、可以进行分布测量等优点。缺点在 于安装要求高，量程短( 一般小于200mm)，体积较大，很难满足狭小空间安装及大量程需 要。
发明内容
本发明为了克服上述现有光纤光栅位移传感器存在的缺点，提出一种体积小、安 装方便、精度高、量程大并且量程连续可调的一种光纤光栅位移传感器。 本发明提供了一种光纤光栅位移传感器。该传感器包括外壳和置于壳内的角位移 变换装置以及光栅感应装置，所述角位移变换装置包括多个齿轮或轮毂以及传动件，所述 光栅感应装置包括两个光纤光栅以及设置两个光纤光栅的弹性粱； 其中，所述角位移变换装置接收外部传递的输入位移量并由多个齿轮或轮毂以及 传动件进行配合以縮减为输出位移量； 该输出位移量使光栅感应装置的弹性粱发生形变，并使两个光纤光栅也伴随发生 形变； 然后检测两个光纤光栅形变而发生的波长漂移并进行计算得到输入位移量。
上述角位移变换装置包括轮毂1、齿轮2、齿轮3、齿轮4、齿轮5、轮毂6以及连接杆 15和驱动发条12 ;其中，齿轮2固定不动，齿轮3和齿轮4同轴并同步转动，齿轮5和轮毂 6同轴并同步转动； 同时，轮毂1接收外部传递的输入位移量，并在驱动发条12的辅助下，使轮毂1发 生转动； 轮毂1转动通过连接杆15使齿轮3沿齿轮2转动并带动齿轮4发生转动； 齿轮4转动带动齿轮5转动并促使轮毂6转动，产生输出位移量。 光纤光栅位移测量方法首先设置两个光纤光栅于弹性梁上，包括如下步骤 步骤1 :接收外部传递的输入位移量，进行角位移变换并縮减为输出位移量； 步骤2 :弹性梁在输出位移量的作用下发生形变，并使两个光纤光栅同步发生形
变； 步骤3 :通过检测两个光纤光栅的形变所造成的波长漂移，可消除温度交叉敏感 并可计算得到输入位移量。
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上述弹性粱为悬臂梁。 上述光纤光栅采用军用胶J133进行粘贴并固化在所述弹性粱上。
本发明的有益效果是 本发明提供了一种体积小、安装方便、精度高、量程大并且量程连续克调的一种光 纤光栅位移传感器，非常适合狭小空间安装及大量程需要。
下面将参照附图对本发明的具体实施方案进行更详细的说明，其中
图1是本发明的装置结构图。
具体实施例方式
为了解决位移传感器抗干扰性差、安装要求高，量程短( 一般小于200mm)，体积较 大，很难满足狭小空间安装及大量程需要的问题，本发明提供了一种光纤光栅位移传感器。 接下来具体说明该传感器。 图1示出本发明的装置结构图。如图1所示，该光纤光栅位移传感器包括外壳13 和置于壳13内的角位移变换装置以及光栅感应装置。 上述角位移变换装置包括多个齿轮或轮毂以及传动件，其中，上述角位移变换装
置包括轮毂1、齿轮2、齿轮3、齿轮4、齿轮5、轮毂6以及连接杆15和驱动发条12。 其中，齿轮2固定不动，齿轮3和齿轮4同轴并同步转动，齿轮5和轮毂6同轴并
同步转动；同时，轮毂1接收外部传递的输入位移量，并在驱动发条12的辅助下，使轮毂1
发生转动；轮毂1转动通过连接杆15使齿轮3沿齿轮2转动并带动齿轮4发生转动；齿轮
4转动带动齿轮5转动并促使轮毂6转动，产生输出位移量。 上述光栅感应装置包括光纤光栅8和光纤光栅9以及弹性梁10。 上述两个光纤光栅对称设置在弹性粱的上下表面上。 上述弹性梁10和轮毂5通过牵拉钢丝7进行连接。 对称设置在弹性粱上，可保证两个光纤光栅受温度的影响几乎相同；加之，弹性粱 一般采用金属材料，其传热性更好，通过对两个光纤光栅受温度的影响而发生的偏移进行 相减，温度的影响对测量结果来说可以忽略不计。
其工作的过程可总括为 所述角位移变换装置接收外部传递的输入位移量并由多个齿轮或轮毂以及传动 件进行配合以縮减为输出位移量； 该输出位移量使光栅感应装置的弹性粱发生形变，并使两个光纤光栅也伴随发生 形变； 然后检测两个光纤光栅形变而发生的波长漂移并进行计算得到输入位移量。
接下来，说明角位移转换时的问题。 角位移转换装置的传动比可根据实际需要灵活设计，这也是该传感器量程连续可 调的原因。 以上对本发明的具体描述旨在说明具体实施方案的实现方式，不能理解为是对本 发明的限制。本领域普通技术人员在本发明的教导下，可以在详述的实施方案的基础上做出各种变体，这些变体均应包含在本发明的构思之内。本发明所要求保护的范围仅由所述 的权利要求书进行限制。
权利要求
一种光纤光栅位移传感器，包括外壳和置于壳内的角位移变换装置以及光栅感应装置，其特征在于所述角位移变换装置包括多个齿轮或轮毂以及传动件；其中，所述角位移变换装置接收外部传递的输入位移量并由多个齿轮或轮毂以及传动件进行配合以缩减为输出位移量；该输出位移量使光栅感应装置的弹性粱发生形变，并使两个光纤光栅也伴随发生形变；然后检测两个光纤光栅形变而发生的波长漂移并进行计算得到输入位移量。
2. 如权利要求l所述的位移传感器，其特征在于 所述两个光纤光栅对称设置在弹性粱的上下表面上。
3. 如权利要求1至2任一项所述的位移传感器，其特征在于所述角位移变换装置包括轮毂1、齿轮2、齿轮3、齿轮4、齿轮5、轮毂6以及连接杆15 和驱动发条12 ;其中，齿轮2固定不动，齿轮3和齿轮4同轴并同步转动，齿轮5和轮毂6同 轴并同步转动；同时，轮毂1接收外部传递的输入位移量，并在驱动发条12的辅助下，使轮毂1发生转动；轮毂1转动通过连接杆15使齿轮3沿齿轮2转动并带动齿轮4发生转动； 齿轮4转动带动齿轮5转动并促使轮毂6转动，产生输出位移量。
4. 如权利要求3所述的位移传感器，其特征在于 所述两个光纤光栅设置在弹性粱上时采用如下处理步骤步骤a :把光纤光栅放置在弹性粱上，并给光栅一个在第一阈值和第二阈值之间的预应力；步骤b :接着对光纤光栅进行粘贴并固化，并在该过程中用光谱仪检测波形。
5. 如权利要求所述的位移传感器，其特征在于所述光纤光栅采用军用胶J133进行粘贴并固化在所述弹性粱上。
全文摘要
本发明披露了一种光纤光栅位移传感器。该光纤光栅位移传感器包括外壳和置于壳内的角位移变换装置以及光栅感应装置，所述角位移变换装置包括轮毂1、齿轮2、齿轮3、齿轮4、齿轮5、轮毂6以及连接杆15和驱动发条12；其中，齿轮3和齿轮4同轴并同步转动，齿轮5和轮毂6同轴并同步转动；同时，轮毂1接收外部传递的输入位移量，并通过连接杆15以及齿轮2、3、4和5传动使轮毂6转动，产生输出位移量。光栅感应装置通过光栅波长漂移测量可得到位移量的大小。本发明提供了一种抗电磁干扰、体积小、安装方便、精度高、量程大并且量程连续可调的一种光纤光栅位移传感器，非常适合狭小空间安装及大量程使用需要。
文档编号G01B11/26GK101762247SQ201010106130
公开日2010年6月30日 申请日期2010年1月19日 优先权日2010年1月19日
发明者冯开林, 张宁波, 张艳艳, 曹慧, 曹茂永, 李丽君, 马伟宏, 魏帅 申请人:山东科技大学