一种具有过载保护功能的光纤布喇格光栅称重传感器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提出了一种具有过载保护功能的光纤布喇格光栅称重传感器，属于传感器，具体结构包括圆柱形弹性体，弹性体侧面中部位置设置有光纤布喇格光栅，光纤布喇格光栅与外部信号解调系统相连，用于检测光纤布喇格光栅中心反射波长的改变量。弹性体的外侧设置有外壳，弹性体底部有底座。弹性体内部设置有垂直于弹性体中心线的内柱，内柱底部通过匹配螺纹与底座固定在一起，使用内柱就可以设置称重传感器的测重上限，同时系统能在被测物超过测重传感器所能测量的最大重量时发出警报，从而使光纤布喇格光栅称重传感器具备过载保护的功能。
【专利说明】一种具有过载保护功能的光纤布喇格光栅称重传感器
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种应力传感器，尤其涉及一种具有过载保护功能的光纤布喇格 光栅称重传感器。
【背景技术】
[0002] 称重传感器是一种把被测量信息转换成另一种可测量的输出信息的应力传感器。 目前已有的称重传感器主要有电感式、压电式、电阻应变式、电容式、以及近年来发展起来 的光纤布喇格光栅称重传感器。光纤布喇格光栅传感器采用波长测量技术，在测量精度和 可靠性上具有明显优势，已经在桥梁结构健康检测、电力系统、大坝、建筑物等领域获得广 泛应用。目前，光纤布喇格光栅传感器已可实现温度、加速度、微量位移、应变等参数的测 量。
[0003] 光纤布喇格光栅称重传感器是光纤布喇格光栅传感器的一种。随着近些年光纤布 喇格光栅称重传感器的发展，很多学者提出了多种结构的光纤布喇格光栅称重传感器，其 中对柱式称重传感器的研究非常广泛。但是，目前的光纤布喇格光栅称重传感器在被测物 过载时会造成光纤布喇格光栅传感头的损坏，即过载时会造成传感器的损坏。 实用新型内容
[0004] 本实用新型的任务是针对现有光纤布喇格光栅称重传感器的不足提出一种具有 过载保护功能的光纤布喇格光栅称重传感器，该光纤布喇格光栅称重传感器可确保被测物 过载时传感器不受到严重破坏。
[0005] 为了实现上述目的，本实用新型采用了下述技术方案：该光纤光栅称重传感器采 用柱式结构，中间为弹性体，弹性体的外侧设置有外壳，弹性体的侧面中部位置均匀设置有 光纤布喇格光栅，光纤布喇格光栅通过粘贴的方式固定在弹性体外侧的中部位置。当被测 物作用在弹性体上时，弹性体结构产生机械变形，从而将应力传递给光纤布喇格光栅，最终 引起光纤布喇格光栅反射波长的改变，通过检测布拉格波长的变化就可以检测出应力的大 小。沿着弹性体纵向中心线设置有内柱，内柱从弹性体下部插入弹性体，且从弹性体对称的 另一端穿出，内柱顶端与弹性体凹槽内壁有一定空隙，空隙的间距用来设置过载保护时弹 性体应变的临界值。随着弹性体负荷的增大，弹性体由于机械形变会接触到内柱，因此可以 限制光纤布喇格光栅的受力强度，使该称重传感器具有过载保护的功能。
[0006] 本实用新型提出的一种具有过载保护功能的光纤布喇格光栅称重传感器，具备过 载保护功能的称重传感器可以通过检测施加在弹性体上载荷的值来检测是否过载。当我们 获取弹性体载荷达到临界值的信息时，就可以通过提取光纤布喇格光栅对应波长的变化信 息来发出警报。本实用新型中，具有过载保护功能的光纤布喇格光栅称重传感器的具体工 作原理为：在弹性体内部设置内柱，随着施加于弹性体的载荷逐渐增大，当弹性体的形变足 够大时，也会同时达到弹性体预设临界值，这时我们就可以通过外部光纤布喇格光栅解调 系统对应的光纤布喇格光栅波长变化预设值发出警报，同时停止称重传感器的工作，从而 实现保护本实用新型中称重传感器弹性体的目的。
[0007]称重传感器弹性体的理想材料应该是线弹性的，在弹性体受力面积一定的情况 下，其载荷P与应变之间应严格成正比。但是实际的弹性体材料不会严格符合P- 的线 性关系，一定情况下弹性体容易发生非线性弹性形变，甚至发生微塑性形变。在这里，我们 假设本专利所述的具有过载保护功能的光纤布喇格光栅称重传感器弹性体材料的微塑性 形变非常小，接近于理想线性情况。
【权利要求】
1. 一种具有过载保护功能的光纤布喇格光栅称重传感器，包括弹性体，其特征是：所 述弹性体的侧面中部位置均匀设置有光纤布喇格光栅，所述弹性体的下部有底座，所述弹 性体内部有沿圆柱形弹性体中心线且垂直于底座的内柱，内柱底部通过匹配螺纹与底座固 定在一起，所述弹性体外侧设置有外壳，并通过外壳封装传感器。
2. 根据权利要求1所述的一种具有过载保护功能的光纤布喇格光栅称重传感器，其特 征是：所述弹性体为圆柱形结构。
3. 根据权利要求1所述的一种具有过载保护功能的光纤布喇格光栅称重传感器，其特 征是：所述底座为底面积略大于弹性体的规则形状物体。
4. 根据权利要求1所述的一种具有过载保护功能的光纤布喇格光栅称重传感器，其特 征是：所述内柱为微塑性形变远小于弹性体微塑性形变的材料制成。
5. 根据权利要求1所述的一种具有过载保护功能的光纤布喇格光栅称重传感器，其特 征是：所述光纤布喇格光栅为2个或4个，平行或垂直固定在弹性体的侧面中部位置。
6. 根据权利要求1所述的一种具有过载保护功能的光纤布喇格光栅称重传感器，其特 征是：所述外壳为金属材料。
7. 根据权利要求1所述的一种具有过载保护功能的光纤布喇格光栅称重传感器，其特 征是：所述光纤布喇格光栅设有穿过外壳并可与外部的光纤布喇格光栅信号解调系统连接 的引线。
【文档编号】G01G3/12GK204241077SQ201420617064
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年10月24日 优先权日:2014年10月24日
【发明者】路浩亮, 万生鹏, 龚强 申请人:南昌航空大学