一种光纤式风速检测装置的制作方法

本发明涉及一种风速检测装置，尤其涉及一种光纤式风速检测装置。

背景技术：

传统上用于检测风速的风速仪按工作原理主要分为旋转式风速仪和超声波式风速仪。但是旋转式风速仪多数都直接或间接通过电信号与风速的对应关系来实现风速的测量，无法应用于易燃易爆环境下的风速检测。超声波式风速仪对外界电磁干扰较为敏感，无法应用于强电磁干扰环境下的风速检测。而光纤最重要的优点就是它具有防磁防爆和抗电磁干扰的特点，因此，利用光纤传感技术进行风速的检测可克服传统风速检测装置的不足。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种光纤式风速检测装置，该光纤式风速检测装置能在强电磁干扰及易燃易爆环境下进行风速检测。

为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现：

光纤式风速检测装置，包括文丘里管1、风轮2、棘轮3、传力销4、传力缸5、第一转轴6、第一定位套筒11、第二定位套筒12、第一万向板箱体13、第二万向板箱体14、转盘16、悬臂梁18、光纤19，所述第一万向板箱体13与第二万向板箱体14通过螺钉连接，所述文丘里管1固定在第一万向板箱体13和第二万向板箱体14之间；所述第一转轴6上加工有轴肩；所述第一转轴6通过第一轴承7与第一万向板箱体13相连接；所述第一转轴6通过第二轴承8与第二万向板箱体14相连接；所述风轮2内加工有通轴的平键槽；所述风轮2通过第一平键9与第一转轴6相连接，且风轮2正对文丘里管1的出口位置；所述第一定位套筒11和第二定位套筒12固定在第一转轴6上，且第一定位套筒11和第二定位套筒12分别位于风轮2的两侧。

所述棘轮3内加工有通轴的平键槽；所述棘轮3通过第二平键10与第一转轴6相连接，且棘轮3位于第二套筒12和第一转轴6上的轴肩之间；所述悬臂梁18的固定端通过支架固定在第二万向板箱体14上；所述传力缸5固定在第二万向板箱体14上；所述传力缸5上加工有通孔；所述传力销4位于传力缸5的通孔内，并可沿通孔上下自由滑动；所述传力销4的两端分别与棘轮3的棘轮齿和悬臂梁18的自由端接触。

所述光纤19上加工有泄光区；所述光纤19通过柔性胶粘贴在悬臂梁18上，且光纤19上的泄光区位于靠近悬臂梁18的固定端位置；所述光纤19的两端分别连接光源20和光接收器22；所述光源20与光源驱动电路21电性连接；所述光接收器22与信号处理系统23电性连接；所述转盘16上固定有第二转轴15；所述第二转轴15通过第三轴承17与第一万向板箱体13和第二万向板箱体14相连接。

本发明的有益效果是：它是基于光纤的风速测量，实现了检测现场无电子器件，不存在电火花隐患，抗电磁干扰能力强，可在强电磁干扰及易燃易爆环境下实现风速的测量。

附图说明

图1是本发明光纤式风速检测装置的内部结构示意图。

图2是图1中a-a的剖视图。

图3是图1中光纤上泄光区的结构示意图。

附图中：

1—文丘里管2—风轮3—棘轮4—传力销5—传力缸6—第一转轴

7—第一轴承8—第二轴承9—第一平键10—第二平键11—第一定位套筒

12—第二定位套筒13—第一万向板箱体14—第二万向板箱体15—第二转轴16—转盘

17—第三轴承18—悬臂梁19—光纤20—光源21—光源驱动电路

22—光接收器23—信号处理系统

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步描述，但它们不是对本发明的限制：

如图1、图2和图3所示，一种光纤式风速检测装置，包括文丘里管1、风轮2、棘轮3、传力销4、传力缸5、第一转轴6、第一定位套筒11、第二定位套筒12、第一万向板箱体13、第二万向板箱体14、转盘16、悬臂梁18、光纤19，所述第一万向板箱体13与第二万向板箱体14通过螺钉连接，所述文丘里管1固定在第一万向板箱体13和第二万向板箱体14之间；所述第一转轴6上加工有轴肩；所述第一转轴6通过第一轴承7与第一万向板箱体13相连接；所述第一转轴6通过第二轴承8与第二万向板箱体14相连接；所述风轮2内加工有通轴的平键槽；所述风轮2通过第一平键9与第一转轴6相连接，且风轮2正对文丘里管1的出口位置；所述第一定位套筒11和第二定位套筒12固定在第一转轴6上，且第一定位套筒11和第二定位套筒12分别位于风轮2的两侧，用于对风轮2进行定位。

所述棘轮3内加工有通轴的平键槽；所述棘轮3通过第二平键10与第一转轴6相连接，且棘轮3位于第二套筒12和第一转轴6上的轴肩之间，从而实现棘轮3的定位；所述悬臂梁18的固定端通过支架固定在第二万向板箱体14上；所述传力缸5固定在第二万向板箱体14上；所述传力缸5上加工有通孔；所述传力销4位于传力缸5的通孔内，并可沿通孔上下自由滑动；所述传力销4的两端分别与棘轮3的棘轮齿和悬臂梁18的自由端接触。

所述光纤19上加工有泄光区；所述光纤19通过柔性胶粘贴在悬臂梁18上，且光纤19上的泄光区位于靠近悬臂梁18的固定端位置，使光纤19可随着悬臂梁18的弯曲而弯曲；所述光纤19的两端分别连接光源20和光接收器22；所述光源20与光源驱动电路21电性连接，光源20在光源驱动电路21的驱动下发射恒定的光强信号；所述光接收器22与信号处理系统23电性连接，光接收器22将光纤19发出的光信号转换成电信号，信号处理系统23可对光接收器22输出的电信号进行运放、滤波处理；所述转盘16上固定有第二转轴15；所述第二转轴15通过第三轴承17与第一万向板箱体13和第二万向板箱体14相连接。

工作过程如下：当风作用于第一万向板箱体13和第二万向板箱体14时，第一万向板箱体13和第二万向板箱体14将绕着第二转轴15转动，直到与风向相同时停止转动。风从文丘里管1的入口进入，经过风速的扩大后从文丘里管1的出口进入到风速检测装置的内部；风速在风轮2上产生一个力，使得风轮2产生转动，且风轮2的转动速度与风速呈正比；风轮2通过第一平键9带动第一转轴6产生转动，同时第一转轴6通过第二平键10带动棘轮3转动。与棘轮3上棘轮齿接触的传力销4随着棘轮3的转动在传力缸5内上下滑动，从而带动悬臂梁18的自由端上下运动，从而使得粘贴在悬臂梁18上的光纤19的弯曲曲率发生改变，进而使光纤19的输出光强发生变化。通过光接收器22将光纤19输出的光信号转化为电信号，并通过信号处理系统23对该电信号进行运放、滤波处理，从而达到测量风速的目的。

技术特征：

1.一种光纤式风速检测装置，其特征在于，包括文丘里管(1)、风轮(2)、棘轮(3)、传力销(4)、传力缸(5)、第一转轴(6)、第一定位套筒(11)、第二定位套筒(12)、第一万向板箱体(13)、第二万向板箱体(14)、转盘(16)、悬臂梁(18)、光纤(19)，所述第一万向板箱体(13)与第二万向板箱体(14)通过螺钉连接，所述文丘里管(1)固定在第一万向板箱体(13)和第二万向板箱体(14)之间；所述第一转轴(6)上加工有轴肩；所述第一转轴(6)通过第一轴承(7)与第一万向板箱体(13)相连接；所述第一转轴(6)通过第二轴承(8)与第二万向板箱体(14)相连接；所述风轮(2)内加工有通轴的平键槽；所述风轮(2)通过第一平键(9)与第一转轴(6)相连接，且风轮(2)正对文丘里管(1)的出口位置；所述第一定位套筒(11)和第二定位套筒(12)固定在第一转轴(6)上，且第一定位套筒(11)和第二定位套筒(12)分别位于风轮(2)的两侧。

2.根据权利要求1所述的光纤式风速检测装置，其特征在于，所述棘轮(3)内加工有通轴的平键槽；所述棘轮(3)通过第二平键(10)与第一转轴(6)相连接，且棘轮(3)位于第二套筒(12)和第一转轴(6)上的轴肩之间；所述悬臂梁(18)的固定端通过支架固定在第二万向板箱体(14)上；所述传力缸(5)固定在第二万向板箱体(14)上；所述传力缸(5)上加工有通孔；所述传力销(4)位于传力缸(5)的通孔内，并可沿通孔上下自由滑动；所述传力销(4)的两端分别与棘轮(3)的棘轮齿和悬臂梁(18)的自由端接触。

3.根据权利要求1所述的光纤式风速检测装置，其特征在于，所述光纤(19)上加工有泄光区；所述光纤(19)通过柔性胶粘贴在悬臂梁(18)上，且光纤(19)上的泄光区位于靠近悬臂梁(18)的固定端位置；所述光纤(19)的两端分别连接光源(20)和光接收器(22)；所述光源(20)与光源驱动电路(21)电性连接；所述光接收器(22)与信号处理系统(23)电性连接；所述转盘(16)上固定有第二转轴(15)；所述第二转轴(15)通过第三轴承(17)与第一万向板箱体(13)和第二万向板箱体(14)相连接。

技术总结
本发明公开了一种光纤式风速检测装置，属于光纤传感技术领域。文丘里管固定在万向板箱体之间；第一转轴通过轴承与万向板箱体连接；风轮和棘轮均通过平键与第一转轴相连接；悬臂梁的固定端通过支架固定在万向板箱体上；加工有通孔的传力缸固定在万向板箱体上；传力销位于传力缸的通孔内；传力销的两端分别与棘轮的棘轮齿和悬臂梁的自由端接触；固定在转盘上的第二转轴通过轴承与万向板箱体连接；加工有泄光区的光纤通过柔性胶粘贴在悬臂梁上；光纤的两端分别连接光源和光接收器；光源与光源驱动电路电性连接；光接收器与信号处理系统电性连接。本发明实现了检测现场无电子器件，可在强电磁干扰及易燃易爆环境下实现风速的测量。

技术研发人员：狄海廷;支冠华;李亚涛
受保护的技术使用者：东北林业大学
技术研发日：2020.05.09
技术公布日：2020.07.24