专利名称：用于检测汽车发动机转速的光纤振动传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种振动传感器。特别是涉及一种基于强度调制的悬臂梁式的光纤振 动传感器，即用于检测汽车发动机转速的光纤振动传感器。
背景技术：
目前世界上绝大多数汽车采用的都是往复活塞式发动机。在这种发动机中，燃烧 压力作用在活塞上，活塞往复运动带动曲轴转动。曲轴转动一周工作压力变化一次，由此产 生了转矩波动。在四缸发动机中，曲轴每转一周，产生2次转矩波动；在六缸发动机中，则 产生3次转矩波动。这些波动经离合器传至变速器，继而传给驱动轴，使车辆产生振动和 噪声，引起各种冲击振动损坏，这些都会严重地引起驾驶员身心疲劳，影响汽车行驶的安全 性、平顺性和汽车寿命，影响周围环境，这些影响在共振时后果更为严重。为了保持汽车发动机的良好运转以及汽车的运行的平稳安全，对汽车发动机转速 的实时监测显得尤为重要。目前，国内外已经有一部分用于汽车发动机转速检测的装置，它们各自有其特点 和缺点。如申请号92206439. 3的中国专利中提出了一种电磁式的汽油发动机转速检测装 置，它将发动机点火线圈的低压线直接夹持在磁芯中间，利用霍尔感应元件感应出同发动 机转速成正比的脉冲电信号，进而对电信号进行分析处理，显示出发动机的转速。这种方法 信号极容易受到外界电磁信号的干扰，且需要提供合适的位置使装置能够夹持点火线圈的 低压线。申请号200920087434. 4的中国专利中提出了一种通用式机动车发动机转速检测 仪，它的基本检测原理为利用车用电源的谐波信号反映了机动车发动机的转速信号，从而 实现目的。这种方法虽然可以测量各种发动机转速，且适用各种汽车电源电压，但其信号容 易受到外界电磁干扰，而且对谐波信号的处理上比较繁琐。申请号2004100443 . 4的中国 专利中提出了一种汽车发动机转速的检测方法，它的特点是利用汽车排气口位置检测到的 噪声信号，从其频域谱中找出发动机噪声基频值，从而得到汽车发动机转速。这种方法由于 是利用排气口噪声，所以检测中极其容易受到外界噪声的干扰，且后续检测电路较为复杂， 容易受到外界电磁信号的干扰。从上面的专利中可以看到，传统用于汽车发动机转速检测的传感器一般采用电学 量传感器，而后经过电缆将信号传输至终端进行处理。由于电子元件对恶劣的环境适应性 差，电信号容易受到电磁干扰，以及远距离传输使得信号大幅度衰减等不足，这就要求一种 新的测量方式来替代原来的电测量。由于光纤传感器是一种高灵敏度传感器，具有质轻径细、抗电磁干扰能力强、耐腐 蚀、能实现绝对测量、稳定性好、容易重复等优点，利用光纤传感器可以很好的检测汽车发 动机的转速。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种结构简单紧凑，性能稳定可靠，抗电磁干扰，成本低且测量准确的用于检测汽车发动机转速的光纤振动传感器。本发明所采用的技术方案是一种用于检测汽车发动机转速的光纤振动传感器， 包括有由上壳板、下壳板和后壳板一体形成的外壳，分别连接在外壳两侧的第一侧壳板和 第二侧壳板，连接在外壳前侧的前面板，所述的外壳与第一侧壳板、第二侧壳板以及前面板 共同形成封闭的内腔，所述的第一侧壳板的内侧设置有悬臂梁夹持板，所述的悬臂梁夹持 板上固定有悬臂梁，所述的悬臂梁上表面上设置有反射涂层，所述的上壳板里外贯通的形 成有发射通孔和接收通孔，在上壳板的外侧对应发射通孔密封固定设置有发射系统，在上 壳板的外侧对应接收通孔密封固定有接收器。所述的发射系统是由光纤和与其相连的准直透镜组成，所述的准直透镜包括 C-Iens透镜、自聚焦透镜和球透镜系统中的一种。所述的接收器采用准直装置或裸纤，或由透镜和光纤构成的接收结构，或是一光 电探测器探头。所述的上壳板和下壳板的内侧且位于前边缘处对应的形成有凹槽，所述前面板的 上、下两端分别对应的嵌入到形成在上壳板和下壳板上的凹槽内。所述的第一侧壳板和第二侧壳板与外壳之间是通过螺钉实现固定。所述的第一侧壳板与悬臂梁夹持板之间通过螺钉进行可靠连接。所述的悬臂梁夹持板与悬臂梁之间通过螺钉进行可靠连接。所述的外壳的下壳板上形成有用于与磁性底座连接的连接孔，所述的磁性底座吸 附在汽车发动机上面。本发明的用于检测汽车发动机转速的光纤振动传感器，用基于强度调制的悬臂梁 法具有结构简单紧凑、易安装和精度高的优点，进行汽车发动机的振动情况测试，进而检测 出发动机的转速。具备结构简单紧凑，抗电磁干扰，精度高，性能稳定可靠的特点。在经济 效益方面，本发明专利可广泛应用于需要检测汽车发动机转速的场合，也可用于工业测量 (如大型发电机等)中需要检测仪器振动情况的场合。
图1是本发明的光纤振动传感器的结构示意图。其中1 外壳12 下壳板2:第一侧壳板4 前面板6 悬臂梁8 接收通孔10:凹槽14 发射系统
具体实施例方式下面结合实施例和附图对本发明的用于检测汽车发动机转速的光纤振动传感器
11 上壳板 13 后壳板 3 第二侧壳板 5 悬臂梁夹持板 7 发射通孔 9 接收器 20 连接孔做出详细说明。如图1所示，本发明的用于检测汽车发动机转速的光纤振动传感器，包括有由上 壳板11、下壳板12和后壳板13 —体形成的外壳1，分别连接在外壳1两侧的第一侧壳板2 和第二侧壳板3，连接在外壳1前侧的前面板4，所述的上壳板11和下壳板12的内侧且位 于前边缘处对应的形成有凹槽10，所述前面板4的上、下两端分别对应的嵌入到形成在上 壳板11和下壳板12上的凹槽10内。所述的第一侧壳板2和第二侧壳板3与外壳1之间 是通过螺钉实现固定。前面板4是通过第一侧壳板2和第二侧壳板3来固定其位置。所述 的外壳1与第一侧壳板2、第二侧壳板3以及前面板4共同形成封闭的内腔。所述的外壳1的下壳板12上形成有用于与磁性底座(图中未示)连接的连接孔 20，所述的磁性底座吸附在汽车发动机上面。所述的第一侧壳板2的内侧设置有悬臂梁夹持板5，所述的第一侧壳板2与悬臂梁 夹持板5之间通过螺钉进行可靠连接。所述的悬臂梁夹持板5上固定有悬臂梁6，所述的悬 臂梁夹持板5与悬臂梁6之间通过螺钉进行可靠连接。所述的悬臂梁6上表面上设置有反 射涂层，所述的上壳板11里外贯通的形成有发射通孔7和接收通孔8，在上壳板11的外侧 对应发射通孔7密封固定设置有发射系统14，在上壳板11的外侧对应接收通孔8密封固定 有接收器9。安装和调节时，可先将前面板4卸下，这样便于观察悬臂梁6，发射端和接收端的 位置，便于调节。所述的发射系统14是由光纤和与其相连的准直透镜组成，所述的准直透镜包括 C-Iens透镜、自聚焦透镜和球透镜系统中的一种。所述的接收器9的作用是接收由受迫振 动的悬臂梁上表面反射涂层反射形成的反射光信号，所以该接收器可直接使用准直系统或 者裸纤，也可设计一小透镜和光纤的系统进行接收，或者设计一光电探测器探头进行接收。 其中后两种方式复杂，但提高了光耦合效率，精度高。为了保证发射端和接收端位置的准确性，当光路调整好后发射端的准直系统和接 收端的接收器分别与外壳1之间通过密封胶进行胶合。本发明的用于检测汽车发动机转速的光纤振动传感器的工作原理是光源通过发 射端发射系统形成一束平行光，入射到由外壳形成的封闭内腔中，平行光在内腔中通过受 迫振动的悬臂梁6上表面的反光涂层(漫发射系数90% )如柯达相纸反射，反射形成的反 射光信号由接收端的接收器接收。当系统由外壳1通过下端连接孔与磁性底座连接，并吸 附在汽车发动机上面时，由于发动机转动时引起的振动，导致悬臂梁受迫振动，此时接收器 接收到的光强随着振动变化，从而得到汽车发动机的振动情况，进而通过其振动情况可计 算的发动机的转速。
权利要求
1.一种用于检测汽车发动机转速的光纤振动传感器，其特征在于，包括有由上壳板 (11)、下壳板(12)和后壳板(13) 一体形成的外壳(1)，分别连接在外壳(1)两侧的第一侧 壳板( 和第二侧壳板(3)，连接在外壳(1)前侧的前面板G)，所述的外壳(1)与第一侧 壳板O)、第二侧壳板(3)以及前面板(4)共同形成封闭的内腔，所述的第一侧壳板O)的 内侧设置有悬臂梁夹持板(5)，所述的悬臂梁夹持板(5)上固定有悬臂梁(6)，所述的悬臂 梁(6)上表面上设置有反射涂层，所述的上壳板(11)里外贯通的形成有发射通孔(7)和接 收通孔(8)，在上壳板(11)的外侧对应发射通孔(7)密封固定设置有发射系统(14)，在上 壳板(11)的外侧对应接收通孔(8)密封固定有接收器(9)。
2.根据权利要求1所述的用于检测汽车发动机转速的光纤振动传感器，其特征在于， 所述的发射系统(14)是由光纤和与其相连的准直透镜组成，所述的准直透镜包括C-Iens 透镜、自聚焦透镜和球透镜系统中的一种。
3.根据权利要求1所述的用于检测汽车发动机转速的光纤振动传感器，其特征在于， 所述的接收器(9)采用准直装置或裸纤，或由透镜和光纤构成的接收结构，或是一光电探 测器探头。
4.根据权利要求1所述的用于检测汽车发动机转速的光纤振动传感器，其特征在于， 所述的上壳板(11)和下壳板(1 的内侧且位于前边缘处对应的形成有凹槽(10)，所述前 面板的上、下两端分别对应的嵌入到形成在上壳板(11)和下壳板(1 上的凹槽(10) 内。
5.根据权利要求1所述的用于检测汽车发动机转速的光纤振动传感器，其特征在于， 所述的第一侧壳板( 和第二侧壳板( 与外壳(1)之间是通过螺钉实现固定。
6.根据权利要求1所述的用于检测汽车发动机转速的光纤振动传感器，其特征在于， 所述的第一侧壳板( 与悬臂梁夹持板( 之间通过螺钉进行可靠连接。
7.根据权利要求1所述的用于检测汽车发动机转速的光纤振动传感器，其特征在于， 所述的悬臂梁夹持板( 与悬臂梁(6)之间通过螺钉进行可靠连接。
8.根据权利要求1所述的用于检测汽车发动机转速的光纤振动传感器，其特征在于， 所述的外壳(1)的下壳板(1 上形成有用于与磁性底座连接的连接孔(20)，所述的磁性底 座吸附在汽车发动机上面。
全文摘要
一种用于检测汽车发动机转速的光纤振动传感器，有由上壳板、下壳板和后壳板一体形成的外壳，分别连接在外壳两侧的第一侧壳板和第二侧壳板，连接在外壳前侧的前面板，外壳与第一侧壳板、第二侧壳板以及前面板共同形成封闭的内腔，第一侧壳板的内侧设置有悬臂梁夹持板，悬臂梁夹持板上固定有悬臂梁，悬臂梁上表面上设置有反射涂层，上壳板里外贯通的形成有发射通孔和接收通孔，在上壳板的内侧对应发射通孔密封固定设置有发射系统，在上壳板的外侧对应接收通孔密封固定有接收器。本发明具备结构简单紧凑，抗电磁干扰，精度高，性能稳定可靠的特点。本发明可广泛应用于需要检测汽车发动机转速的场合，也可用于工业测量中需要检测仪器振动情况的场合。
文档编号G01H9/00GK102103012SQ20101058724
公开日2011年6月22日 申请日期2010年12月14日 优先权日2010年12月14日
发明者井文才, 张以谟, 张红霞, 贾大功, 赵振 申请人:天津大学