电机驱动平衡调谐悬臂梁调节架的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电机驱动平衡调谐悬臂梁调节架，主要是对粘贴在悬臂梁上的布拉格光栅可以进行较为精准的平衡调节的调节架。
【背景技术】
[0002]悬臂梁是较为简单而又常见的装置，许多工程结构都可简化为悬臂梁进行动力学分析，而光纤光栅作为一种应用广泛的光无源器件，因其体积小、与光线系统兼容性好并可对光波进行选频等优良特性，在光传感、光器件领域受到了广泛关注，在利用光纤布拉格光栅进行传感、器件研制方面，人们提出了多种设计方法，从对光纤光栅的作用方式的角度来看，有机械式、电磁式、温度式等。上述方法各有优点，适合不同的系统要求。由于悬臂梁属于机械式，其形式简便，易于控制，将悬臂梁结构与光纤光栅相结合，应用于光传感和光器件中，现已制作出了多种基于纵向应力、横向应力以及扭转应力分别作用的、性能良好的光器件。由于悬臂梁结构存在线性效应的同时，还存在非线性效应，而非线性效应不易对光栅中心波长进行控制与分析，对悬臂梁的两端同时进行调节，能有效减少非线性效应。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提出一种电机驱动平衡调谐悬臂梁调节架，主要利用FBG对机械振动的感知，通过将光谱和悬臂梁结构的改变信息进行对比分析，获得FBG对应力的敏感性。该调节架的基本结构为悬臂梁。悬臂梁固定在支架上，利用电机拉动吊线，将悬臂梁的两端同时向下弯曲，使其挠度一致，从而实现对黏贴在悬臂梁上的光纤光栅进行平衡调谐。
[0004]本发明是电机驱动平衡调谐悬臂梁调节架，该调节架包括:小型电机一部，底座一个，联动轴一根，绕子两个，吊线两根，吊环两个，悬臂梁一条，悬臂梁支架(带刻度)两根，悬臂梁支点一个，树脂硬块两个，上位机一台，应变式传感器一个，其特征在于:电机固定在底座上，电机带动联动轴以及绕子，绕子带动吊环上的吊线下拉悬臂梁的两端，悬臂梁架在支架上，由于支点的作用，悬臂梁开始向下弯曲成一定弧度，树脂硬块固定在悬臂梁上，将布拉格光栅粘贴在树脂硬块上，电机开始转动，带动吊线向下拉动悬臂梁，同时拉伸粘贴在树脂硬块上的布拉格光栅。上位机控制电机的转速及时间，由于悬臂梁的两端向下弯曲的弧度是相同的，对光栅的调谐也是均匀的。为了解决悬臂梁对光栅调节的迟滞性和蠕变性，在悬臂梁上粘贴应变式传感器，实时监测悬臂梁弯曲或伸直的误差，将误差信息传送给上位机，控制悬臂梁进行实时误差补偿。
[0005]所述的电机驱动平衡调谐悬臂梁调节架，电机拉动吊线对悬臂梁的调谐是左右对称的，从而使得粘贴在悬臂梁上的光纤光栅受力平衡，实现均匀调谐。
[0006]所述的电机驱动平衡调谐悬臂梁调节架，支架上刻有刻度，精确到1mm，可以通过观察支架与悬臂梁交点处对应支架上刻度的变化范围来确定光栅的调谐程度。
[0007]所述的电机驱动平衡调谐悬臂梁调节架，上位机控制电机转动的速度和时间，从而实现对光栅输出光谱波长的线性自动调谐。
[0008]所述的电机驱动平衡调谐悬臂梁调节架，由于粘合剂、树脂硬块和悬臂梁不是一种材质，因此拉动的过程中并非是刚性变化，会存在迟滞和蠕变特性，使得调节架的调谐线性度和重复性差。为了解决这一问题，在悬臂梁上贴附应变式传感器，实时监测悬臂梁弯曲或伸直的误差，将误差信息传送给上位机，控制悬臂梁进行实时误差补偿，这种闭环控制保证了电机驱动平衡调谐悬臂梁调节架的线性度和重复性。
[0009]本发明电机驱动平衡调谐悬臂梁调节架的优点在于:(1)悬臂梁两端受力平衡，调谐左右对称，使得粘贴在悬臂梁上的光栅受力平衡，实现均匀调谐；(2)基于悬臂梁结构的调节架有较为精确的调谐灵敏度，对于悬臂梁的弯曲程度可精确到1_ ; (3)基于悬臂梁结构的调节架受上位机控制，通过控制电机的转速及时间，控制光栅输出光谱波长的漂移程度；(4)基于悬臂梁结构的调节架，利用应变式传感器与上位机构成补偿反馈模块，这种闭环控制保证了电机驱动平衡调谐悬臂梁调节架的线性度和重复性。
【附图说明】
[0010]图1电机驱动平衡调谐悬臂梁调节架基本组成结构图
[0011]图中:1.电机；2.底座；3.联动轴；4.绕子；5.吊线；6.吊环；7.悬臂梁；
8.支架；9.支点；10.树脂硬块；11.光纤光栅；12.支架与悬臂梁的交点；13.上位机；
14.应变式传感器。
【具体实施方式】
[0012]本发明公开了电机驱动平衡调谐悬臂梁调节架，用简单的结构实现了对布拉格光栅平衡、精确调谐的功能。
[0013]请参见图1所示，本发明是电机驱动平衡调谐悬臂梁调节架，电机I固定在底座2上，上位机13控制电机转动的时间与速度，联动轴3与电机连接，联动轴与绕子4串接在一起，吊线5 —端与绕子固定，另一端与吊环6固定，电机转动后，联动轴带动绕子一同转动，使得绕子卷动吊线，给吊线的另一端向下的拉力，吊环在吊线的拉动下使悬臂梁7出现一定挠度，树脂硬块10固定在悬臂梁上，将布拉格光栅11粘贴在树脂硬块上，电机转动后带动吊线向下拉动悬臂梁，同时拉伸粘贴在树脂硬块上的布拉格光栅。由于粘合剂、树脂硬块和悬臂梁不是一种材质，因此拉动的过程中并非是刚性变化，会存在迟滞和蠕变特性，粘贴在悬臂梁上的应变式传感器14主要用来解决这一问题，利用应变式传感器与上位机构成补偿反馈模块，保证电机驱动平衡调谐悬臂梁调节架的线性度和重复性。
[0014]本发明电机驱动平衡调谐悬臂梁调节架调谐的基本原理是:光纤光栅11固定在树脂硬块10上，树脂硬块固定在悬臂梁7上，由上位机13控制电机1，电机转动后带动吊线5向下拉动悬臂梁，从而拉动光栅的两端，完成光栅11的调谐。由于粘合剂、树脂硬块和悬臂梁不是一种材质，因此拉动的过程中并非是刚性变化，会存在迟滞和蠕变特性，使得调节架的调谐线性度和重复性差。为了解决这一问题，在悬臂梁上贴附应变式传感器14，实时监测悬臂梁7弯曲或伸直的误差，将误差信息传送给上位机13，控制悬臂梁7进行实时误差补偿，这种闭环控制保证了电机驱动平衡调谐悬臂梁调节架的线性度和重复性。
【主权项】
1.电机驱动平衡调谐悬臂梁调节架，该调节架包括:小型电机一部，底座一个，联动轴一根，绕子两个，吊线两根，吊环两个，悬臂梁一条，带刻度的悬臂梁支架两根，悬臂梁支点一个，树脂硬块两个，上位机一台，应变传感器一个，其特征在于:电机(I)固定在底座(2)上，电机带动联动轴(3)以及绕子(4)，绕子带动吊环(6)上的吊线(5)下拉悬臂梁(7)的两端，悬臂梁架在支架(8)上，由于支点(9)的作用，悬臂梁开始向下弯曲成一定弧度，树脂硬块(10)固定在悬臂梁上，将布拉格光栅(11)粘贴在树脂硬块上，电机开始转动，带动吊线向下拉动悬臂梁，同时拉伸粘贴在树脂硬块上的布拉格光栅；由于悬臂梁的两端向下弯曲的弧度是相同的，对光栅的调谐也是均匀的。2.根据权利要求1所述的电机驱动平衡调谐悬臂梁调节架，其特征在于:电机(I)拉动吊线(5)对悬臂梁(7)的调谐是左右对称的，从而使得粘贴在悬臂梁上的光纤光栅(11)受力平衡，实现均匀调谐。3.根据权利要求1所述的电机驱动平衡调谐悬臂梁调节架，其特征在于:支架(8)上刻有刻度，精确到1mm，可以通过观察支架(8)与悬臂梁(7)交点(12)处对应支架上刻度的变化范围来确定光栅的调谐程度。4.根据权利要求1所述的电机驱动平衡调谐悬臂梁调节架，其特征在于:上位机(13)控制电机(I)转动的速度和时间，从而实现对光栅输出光谱波长的线性自动调谐。5.根据权利要求1所述的电机驱动平衡调谐悬臂梁调节架，其特征在于悬臂梁(7)上贴附应变式传感器(14)，实时监测悬臂梁弯曲或伸直的误差，将误差信息传送给上位机(13)，控制悬臂梁进行实时误差补偿。
【专利摘要】本实用新型涉及电机驱动平衡调谐悬臂梁调节架，电机1、联动轴3、绕子4、吊线5、吊环6共同构成悬臂梁的平衡调谐结构，可有效减少悬臂梁的非线性效应。支架8上刻有刻度，精确到1mm，可以通过观察支架8与悬臂梁7的交点12处对应支架上刻度的变化范围来确定光栅的调谐程度，从而达到精确调谐。上位机13控制电机1转动的速度和时间，从而实现对光栅输出光谱波长的线性自动调谐。在悬臂梁7上贴附的应变式传感器14与上位机13构成误差反馈模块，控制悬臂梁进行实时误差补偿，这种闭环控制保证了电机驱动平衡调谐悬臂梁调节架的线性度和重复性。本实用新型电机驱动平衡调谐悬臂梁调节架工艺简单，成本低，线性调谐度高，调谐速度快，并且能实现误差补偿，可广泛应用于光传感和光器件的各个领域。
【IPC分类】G01M1/38
【公开号】CN204924565
【申请号】CN201520490643
【发明人】杨康, 李国玉, 王智慧, 李燕, 贾素梅, 谢飞, 郑文华, 刘明生
【申请人】邯郸学院
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年7月9日