光纤光栅力觉传感器及其压力检测方法与流程

文档序号:12117611阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种光纤光栅力觉传感器,其特征在于,包括本体、光纤光栅和光检测装置,其中,

所述本体表面至少有一个刻槽,光纤光栅放置在所述刻槽内,所述光纤光栅上刻写至少一个光栅,所述光纤光栅连接所述光检测装置;

所述本体在外部力的作用下发生形变,引起所述光纤光栅发生形变,通过所述光检测装置测量所述光纤光栅中光波波长的变化,确定所述外部压力的大小和方向。

2.根据权利要求1所述的光纤光栅力觉传感器,其特征在于,所述本体为球形本体(101),所述球形本体(101)有至少一个切面,所述切面为将所述球形本体(101)的一部分切除所形成的切割面。

3.根据权利要求2所述的光纤光栅力觉传感器,其特征在于,所述球形本体(101)包括六个切面,其中,第一切面(103)和第二切面互相平行,且分别位于所述球形本体(101)两侧;

第三切面(106)和第四切面垂直于所述第一切面(103)和所述第二切面,所述第三切面(106)和所述第四切面互相平行,且分别位于所述球形本体(101)两侧;

所述第一切面(103)、所述第二切面、所述第三切面(106)和所述第四切面的所在平面形成空心柱体,第五切面(107)和第六切面垂直于所述空心柱体,所述第五切面(107)和所述第六切面互相平行,且分别位于所述球形本体(101)两侧。

4.根据权利要求3所述的光纤光栅力觉传感器,其特征在于,在所述球形本体(101)表面刻槽,所述刻槽经过切面。

5.根据权利要求4所述的光纤光栅力觉传感器,其特征在于,第一刻槽(102)位于经过所述球形本体(101)的中心的平面内,且所述第一刻槽(102)垂直于所述第一切面(103)、所述第二切面、所述第三切面(106)和所述第四切面所在的平面形成的空心柱体,所述第一刻槽(102)绕所述球形本体(101)一周。

6.根据权利要求5所述的光纤光栅力觉传感器,其特征在于,第二刻槽(104)位于经过所述球形本体(101)的中心的平面内,且所述第二刻槽(104)所在平面垂直于所述第一刻槽(102)所在的平面,所述第二刻槽(104)绕所述球形本体(101)一周。

7.根据权利要求6所述的光纤光栅力觉传感器,其特征在于,所述第一刻槽(102)和所述第二刻槽(104)相交点所在的切面包括第三刻槽(105),所述第三刻槽(105)将所述第一刻槽(102)和所述第二刻槽(104)连接起来,所述第三刻槽(105)具有弧度,方便光纤从所述第一刻槽(102)绕至所述第二刻槽(104)。

8.根据权利要求6所述的光纤光栅力觉传感器,其特征在于,光纤上刻写有六个光栅,所述光纤在所述第一刻槽(102)、所述第二刻槽(104)和所述第三刻槽(105)绕所述球形本体(101)两周,且所述六个光栅分别落在所述六个切面内。

9.根据权利要求2-8任一所述的光纤光栅力觉传感器,其特征在于,所述球形本体(101)为钛合金球体。

10.一种光纤光栅力觉传感器的压力检测方法,其特征在于,包括下述步骤:

将光纤光栅力觉传感器安装在机器的受力部位,并通过光纤与光检测装置连接;

光纤光栅力觉传感器在受到外力后发生形变,缠绕在光纤光栅力觉传感器上的光纤随之发生形变,引起光纤中的光波产生变化;

光检测装置测量光纤中光波的变化量,根据预先标定的波长与受力之间的对应关系,得到不同方向的力的大小和力矩。

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