專利名稱：一種光纖光柵位移傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖光柵傳感技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光纖光柵位移傳感器。
背景技術(shù)：
已有的光纖光柵位移傳感器一般是將光纖光柵固定于各種梁如懸臂梁、等強(qiáng)度梁 等以及記憶金屬等彈性粱上，或?qū)⒐饫w光柵通過探桿、彈簧或拉線連接，位移量使彈性粱產(chǎn) 生彎曲以及探桿或拉線的伸縮來使光纖光柵受到的應(yīng)力發(fā)生變化，從而使光柵受力而波長 產(chǎn)生相應(yīng)變化，再通過測量光纖光柵的波長變化來獲得位移量的大小。 這些種類傳感器具有精度較高、抗電磁干擾、可以進(jìn)行分布測量等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)在 于安裝要求高，量程短( 一般小于200mm)，體積較大，很難滿足狹小空間安裝及大量程需 要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服上述現(xiàn)有光纖光柵位移傳感器存在的缺點(diǎn)，提出一種體積小、安 裝方便、精度高、量程大并且量程連續(xù)可調(diào)的一種光纖光柵位移傳感器。 本發(fā)明提供了一種光纖光柵位移傳感器。該傳感器包括外殼和置于殼內(nèi)的角位移 變換裝置以及光柵感應(yīng)裝置，所述角位移變換裝置包括多個齒輪或輪轂以及傳動件，所述 光柵感應(yīng)裝置包括兩個光纖光柵以及設(shè)置兩個光纖光柵的彈性粱； 其中，所述角位移變換裝置接收外部傳遞的輸入位移量并由多個齒輪或輪轂以及 傳動件進(jìn)行配合以縮減為輸出位移量； 該輸出位移量使光柵感應(yīng)裝置的彈性粱發(fā)生形變，并使兩個光纖光柵也伴隨發(fā)生 形變； 然后檢測兩個光纖光柵形變而發(fā)生的波長漂移并進(jìn)行計(jì)算得到輸入位移量。
上述角位移變換裝置包括輪轂1、齒輪2、齒輪3、齒輪4、齒輪5、輪轂6以及連接桿 15和驅(qū)動發(fā)條12 ;其中，齒輪2固定不動，齒輪3和齒輪4同軸并同步轉(zhuǎn)動，齒輪5和輪轂 6同軸并同步轉(zhuǎn)動； 同時，輪轂1接收外部傳遞的輸入位移量，并在驅(qū)動發(fā)條12的輔助下，使輪轂1發(fā) 生轉(zhuǎn)動； 輪轂1轉(zhuǎn)動通過連接桿15使齒輪3沿齒輪2轉(zhuǎn)動并帶動齒輪4發(fā)生轉(zhuǎn)動； 齒輪4轉(zhuǎn)動帶動齒輪5轉(zhuǎn)動并促使輪轂6轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生輸出位移量。 光纖光柵位移測量方法首先設(shè)置兩個光纖光柵于彈性梁上，包括如下步驟 步驟1 :接收外部傳遞的輸入位移量，進(jìn)行角位移變換并縮減為輸出位移量； 步驟2 :彈性梁在輸出位移量的作用下發(fā)生形變，并使兩個光纖光柵同步發(fā)生形
變； 步驟3 :通過檢測兩個光纖光柵的形變所造成的波長漂移，可消除溫度交叉敏感 并可計(jì)算得到輸入位移量。
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上述彈性粱為懸臂梁。 上述光纖光柵采用軍用膠J133進(jìn)行粘貼并固化在所述彈性粱上。
本發(fā)明的有益效果是 本發(fā)明提供了一種體積小、安裝方便、精度高、量程大并且量程連續(xù)克調(diào)的一種光 纖光柵位移傳感器，非常適合狹小空間安裝及大量程需要。


下面將參照附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方案進(jìn)行更詳細(xì)的說明，其中
圖1是本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
為了解決位移傳感器抗干擾性差、安裝要求高，量程短( 一般小于200mm)，體積較 大，很難滿足狹小空間安裝及大量程需要的問題，本發(fā)明提供了一種光纖光柵位移傳感器。 接下來具體說明該傳感器。 圖1示出本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，該光纖光柵位移傳感器包括外殼13 和置于殼13內(nèi)的角位移變換裝置以及光柵感應(yīng)裝置。 上述角位移變換裝置包括多個齒輪或輪轂以及傳動件，其中，上述角位移變換裝
置包括輪轂1、齒輪2、齒輪3、齒輪4、齒輪5、輪轂6以及連接桿15和驅(qū)動發(fā)條12。 其中，齒輪2固定不動，齒輪3和齒輪4同軸并同步轉(zhuǎn)動，齒輪5和輪轂6同軸并
同步轉(zhuǎn)動；同時，輪轂1接收外部傳遞的輸入位移量，并在驅(qū)動發(fā)條12的輔助下，使輪轂1
發(fā)生轉(zhuǎn)動；輪轂1轉(zhuǎn)動通過連接桿15使齒輪3沿齒輪2轉(zhuǎn)動并帶動齒輪4發(fā)生轉(zhuǎn)動；齒輪
4轉(zhuǎn)動帶動齒輪5轉(zhuǎn)動并促使輪轂6轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生輸出位移量。 上述光柵感應(yīng)裝置包括光纖光柵8和光纖光柵9以及彈性梁10。 上述兩個光纖光柵對稱設(shè)置在彈性粱的上下表面上。 上述彈性梁10和輪轂5通過牽拉鋼絲7進(jìn)行連接。 對稱設(shè)置在彈性粱上，可保證兩個光纖光柵受溫度的影響幾乎相同；加之，彈性粱 一般采用金屬材料，其傳熱性更好，通過對兩個光纖光柵受溫度的影響而發(fā)生的偏移進(jìn)行 相減，溫度的影響對測量結(jié)果來說可以忽略不計(jì)。
其工作的過程可總括為 所述角位移變換裝置接收外部傳遞的輸入位移量并由多個齒輪或輪轂以及傳動 件進(jìn)行配合以縮減為輸出位移量； 該輸出位移量使光柵感應(yīng)裝置的彈性粱發(fā)生形變，并使兩個光纖光柵也伴隨發(fā)生 形變； 然后檢測兩個光纖光柵形變而發(fā)生的波長漂移并進(jìn)行計(jì)算得到輸入位移量。
接下來，說明角位移轉(zhuǎn)換時的問題。 角位移轉(zhuǎn)換裝置的傳動比可根據(jù)實(shí)際需要靈活設(shè)計(jì)，這也是該傳感器量程連續(xù)可 調(diào)的原因。 以上對本發(fā)明的具體描述旨在說明具體實(shí)施方案的實(shí)現(xiàn)方式，不能理解為是對本 發(fā)明的限制。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在本發(fā)明的教導(dǎo)下，可以在詳述的實(shí)施方案的基礎(chǔ)上做出各種變體，這些變體均應(yīng)包含在本發(fā)明的構(gòu)思之內(nèi)。本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍僅由所述 的權(quán)利要求書進(jìn)行限制。
權(quán)利要求
一種光纖光柵位移傳感器，包括外殼和置于殼內(nèi)的角位移變換裝置以及光柵感應(yīng)裝置，其特征在于所述角位移變換裝置包括多個齒輪或輪轂以及傳動件；其中，所述角位移變換裝置接收外部傳遞的輸入位移量并由多個齒輪或輪轂以及傳動件進(jìn)行配合以縮減為輸出位移量；該輸出位移量使光柵感應(yīng)裝置的彈性粱發(fā)生形變，并使兩個光纖光柵也伴隨發(fā)生形變；然后檢測兩個光纖光柵形變而發(fā)生的波長漂移并進(jìn)行計(jì)算得到輸入位移量。
2. 如權(quán)利要求l所述的位移傳感器，其特征在于 所述兩個光纖光柵對稱設(shè)置在彈性粱的上下表面上。
3. 如權(quán)利要求1至2任一項(xiàng)所述的位移傳感器，其特征在于所述角位移變換裝置包括輪轂1、齒輪2、齒輪3、齒輪4、齒輪5、輪轂6以及連接桿15 和驅(qū)動發(fā)條12 ;其中，齒輪2固定不動，齒輪3和齒輪4同軸并同步轉(zhuǎn)動，齒輪5和輪轂6同 軸并同步轉(zhuǎn)動；同時，輪轂1接收外部傳遞的輸入位移量，并在驅(qū)動發(fā)條12的輔助下，使輪轂1發(fā)生轉(zhuǎn)動；輪轂1轉(zhuǎn)動通過連接桿15使齒輪3沿齒輪2轉(zhuǎn)動并帶動齒輪4發(fā)生轉(zhuǎn)動； 齒輪4轉(zhuǎn)動帶動齒輪5轉(zhuǎn)動并促使輪轂6轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生輸出位移量。
4. 如權(quán)利要求3所述的位移傳感器，其特征在于 所述兩個光纖光柵設(shè)置在彈性粱上時采用如下處理步驟步驟a :把光纖光柵放置在彈性粱上，并給光柵一個在第一閾值和第二閾值之間的預(yù)應(yīng)力；步驟b :接著對光纖光柵進(jìn)行粘貼并固化，并在該過程中用光譜儀檢測波形。
5. 如權(quán)利要求所述的位移傳感器，其特征在于所述光纖光柵采用軍用膠J133進(jìn)行粘貼并固化在所述彈性粱上。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種光纖光柵位移傳感器。該光纖光柵位移傳感器包括外殼和置于殼內(nèi)的角位移變換裝置以及光柵感應(yīng)裝置，所述角位移變換裝置包括輪轂1、齒輪2、齒輪3、齒輪4、齒輪5、輪轂6以及連接桿15和驅(qū)動發(fā)條12；其中，齒輪3和齒輪4同軸并同步轉(zhuǎn)動，齒輪5和輪轂6同軸并同步轉(zhuǎn)動；同時，輪轂1接收外部傳遞的輸入位移量，并通過連接桿15以及齒輪2、3、4和5傳動使輪轂6轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生輸出位移量。光柵感應(yīng)裝置通過光柵波長漂移測量可得到位移量的大小。本發(fā)明提供了一種抗電磁干擾、體積小、安裝方便、精度高、量程大并且量程連續(xù)可調(diào)的一種光纖光柵位移傳感器，非常適合狹小空間安裝及大量程使用需要。
文檔編號G01B11/26GK101762247SQ201010106130
公開日2010年6月30日 申請日期2010年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月19日
發(fā)明者馮開林, 張寧波, 張艷艷, 曹慧, 曹茂永, 李麗君, 馬偉宏, 魏帥 申請人:山東科技大學(xué)