基于光纖光柵傳感技術(shù)的光照強(qiáng)度測(cè)量裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種基于光纖光柵傳感技術(shù)的光照強(qiáng)度測(cè)量裝置，包括：光電轉(zhuǎn)換器件、電磁線圈結(jié)構(gòu)、磁鐵、懸臂梁結(jié)構(gòu)和光纖光柵傳感器。本實(shí)用新型提供的光照強(qiáng)度測(cè)量裝置，通過光電轉(zhuǎn)換器件、電磁線圈結(jié)構(gòu)以及磁鐵將光照強(qiáng)度通過電磁的方式轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的位移，并通過光柵傳感技術(shù)測(cè)量該位移，能夠提高光照強(qiáng)度測(cè)量的準(zhǔn)確性和可靠性。
【專利說明】
基于光纖光柵傳感技術(shù)的光照強(qiáng)度測(cè)量裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型設(shè)計(jì)光照強(qiáng)度測(cè)量領(lǐng)域，尤其涉及一種基于光纖光柵傳感技術(shù)的光照強(qiáng)度測(cè)量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前一般使用照度計(jì)直接測(cè)量光照強(qiáng)度。照度計(jì)是一種常用的光學(xué)儀器，由砸光電池或硅光電池和微安表組成，在多個(gè)行業(yè)中都有一定的應(yīng)用。照度計(jì)的使用受到一些因素的限制:照度計(jì)中的光電池漂移隨著溫度變化而變化，因此應(yīng)在室溫情況下測(cè)量;照度計(jì)探頭即光檢測(cè)器是玻璃材質(zhì)，容易摔壞破損，而且光檢測(cè)器的靈敏度也會(huì)因?yàn)槭褂脳l件或使用時(shí)間而降低。而市面上多為電子式照度計(jì)，必定會(huì)受到電磁干擾、有源供電、信號(hào)遠(yuǎn)程傳輸不穩(wěn)定、數(shù)據(jù)傳輸容量有限等因素的影響，可靠性較差。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的一個(gè)目的在于提供一種可靠性高的光照強(qiáng)度測(cè)量裝置。
[0004]本實(shí)用新型提供了一種基于光纖光柵傳感技術(shù)的光照強(qiáng)度測(cè)量裝置，包括:光電轉(zhuǎn)換器件、電磁線圈結(jié)構(gòu)、磁鐵、懸臂梁結(jié)構(gòu)和光纖光柵傳感器；
[0005]其中，所述光電轉(zhuǎn)換器件用于根據(jù)接收到的光線的光照強(qiáng)度產(chǎn)生對(duì)應(yīng)大小的電流信號(hào)并輸出到電磁線圈結(jié)構(gòu)；
[0006]所述電磁線圈結(jié)構(gòu)用于在接收到電流信號(hào)后產(chǎn)生強(qiáng)度與接收到的電流信號(hào)的大小相對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)；
[0007]所述磁鐵安裝在所述懸臂梁結(jié)構(gòu)的自由端上;根據(jù)所述電磁線圈結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的強(qiáng)度不同，所述磁鐵使得所述懸臂梁結(jié)構(gòu)的自由端的位移不同；
[0008]所述光纖光柵傳感器，安裝在所述懸臂梁結(jié)構(gòu)的固定支座上，用于檢測(cè)所述懸臂梁結(jié)構(gòu)的固定支座的位移。
[0009]進(jìn)一步的，所述光電轉(zhuǎn)換器件為太陽(yáng)能電池板。
[0010]進(jìn)一步的，所述電磁線圈結(jié)構(gòu)包括亥姆霍茲線圈結(jié)構(gòu)，亥姆霍茲線圈結(jié)構(gòu)的一端偶接至所述太陽(yáng)能電池板的正極，另一端偶接至所述太陽(yáng)能電池板的負(fù)極。
[0011]進(jìn)一步的，還包括電源控制開關(guān)，所述電源控制開關(guān)與所述電磁線圈結(jié)構(gòu)串聯(lián)在所述太陽(yáng)能電池板的正負(fù)極之間。
[0012]進(jìn)一步的，還包括定值電阻;所述定值電阻與所述電磁線圈結(jié)構(gòu)串聯(lián)在太陽(yáng)能電池板的正負(fù)極之間，用于限制流經(jīng)所述電磁線圈結(jié)構(gòu)的電流。
[0013]進(jìn)一步的，還包括可變電阻;所述可變電阻與所述電磁線圈結(jié)構(gòu)串聯(lián)在太陽(yáng)能電池板的正負(fù)極之間，用于調(diào)節(jié)流經(jīng)所述電磁線圈結(jié)構(gòu)的電流。
[0014]進(jìn)一步的，所述光纖光柵傳感器的數(shù)量為兩個(gè)。
[0015]本實(shí)用新型提供的光照強(qiáng)度測(cè)量裝置，將光照強(qiáng)度通過電磁的方式轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的位移，并通過光柵傳感技術(shù)測(cè)量該位移，能夠提高光照強(qiáng)度測(cè)量的準(zhǔn)確性和可靠性。
【附圖說明】
[0016]通過參考附圖會(huì)更加清楚的理解本實(shí)用新型的特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖是示意性的而不應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行任何限制，在附圖中:
[0017]圖1示出了本實(shí)用新型提供的基于光纖光柵傳感技術(shù)的光照強(qiáng)度測(cè)量裝置的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下首先接收本實(shí)用新型涉及的相關(guān)技術(shù):
[0019]光纖光柵傳感器:光纖光柵傳感器除了具有普通光纖傳感器的眾多優(yōu)點(diǎn)外，還有其特殊的優(yōu)勢(shì)。其中最重要的是它的傳感信號(hào)為波長(zhǎng)調(diào)制。因此自1989年首次報(bào)道將光纖光柵用作傳感以來，受到了世界范圍廣泛重視和關(guān)注，至今已經(jīng)取得了持續(xù)快速的發(fā)展，并且廣泛地應(yīng)用在航空、建筑等多個(gè)領(lǐng)域。
[°02°] FBG(光纖布拉格光柵):FBG(光纖布拉格光柵)測(cè)量信號(hào)不受光源起伏、光纖彎曲損耗、連接損耗和探測(cè)器老化等因素的影響，避免了一般干涉型傳感器中相對(duì)測(cè)量的不清晰，擺脫了對(duì)固有參考點(diǎn)的依賴。另外，光纖光柵易于埋入材料中，可以對(duì)其內(nèi)部的應(yīng)變和溫度進(jìn)行高分辨力和大范圍地測(cè)量。FBG還具有靈敏度高、動(dòng)態(tài)范圍寬、不受電磁干擾、可靠性高、成本低、體積小、可埋入智能結(jié)構(gòu)等一系列優(yōu)點(diǎn)，無需有源供電。因此，基于光纖光柵傳感技術(shù)的光照強(qiáng)度測(cè)量方法，能夠克服照度計(jì)的不足之處。
[0021]基于上述的相關(guān)技術(shù)，本實(shí)用新型提供了一種基于光纖光柵傳感技術(shù)的光照強(qiáng)度測(cè)量裝置，該裝置中將光照強(qiáng)度通過電磁的方式轉(zhuǎn)換為位移，并通過光柵傳感技術(shù)測(cè)量該位移，能夠提高光照強(qiáng)度測(cè)量的準(zhǔn)確性和可靠性。
[0022]下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0023]圖1示出了本實(shí)用新型提供的基于光纖光柵傳感技術(shù)的光照強(qiáng)度測(cè)量裝置的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖，包括:光電轉(zhuǎn)換器件1、電磁線圈結(jié)構(gòu)2、磁鐵3、懸臂梁結(jié)構(gòu)4和光纖光柵傳感器5;
[0024]其中，光電轉(zhuǎn)換器件I用于根據(jù)接收到的光線的光照強(qiáng)度產(chǎn)生對(duì)應(yīng)大小的電流信號(hào)并輸出到電磁線圈結(jié)構(gòu)2;
[0025]電磁線圈結(jié)構(gòu)2用于在接收到電流信號(hào)后產(chǎn)生強(qiáng)度與接收到的電流信號(hào)的大小相對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)；
[0026]磁鐵3安裝在懸臂梁結(jié)構(gòu)4的自由端;根據(jù)電磁線圈結(jié)構(gòu)2產(chǎn)生的磁場(chǎng)的強(qiáng)度不同，磁鐵3受到的磁力不同，懸臂梁結(jié)構(gòu)4的自由端的位移不同(不難理解的是，這里的位移可以是自由端相對(duì)于該自由端的基準(zhǔn)位置的位移，自由端的基準(zhǔn)位置可以具體是指當(dāng)電磁線圈結(jié)構(gòu)2上沒有被施加電流，從而沒有產(chǎn)生磁場(chǎng)時(shí)，懸臂梁結(jié)構(gòu)4的自由端的位置)；
[0027]光纖光柵傳感器5，安裝在懸臂梁結(jié)構(gòu)4的固定支座，用于檢測(cè)懸臂梁結(jié)構(gòu)4的固定支座的移位(不難理解的是，這里的位移可以是固定支座相對(duì)于該固定支座的基準(zhǔn)位置的位移，固定支座的基準(zhǔn)位置可以具體是指當(dāng)自由端位于自由端對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)位置時(shí)，固定支座所處的位置)；一般的當(dāng)懸臂梁結(jié)構(gòu)4的固定支座與該固定支座對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)位置具有一定位移時(shí)，懸臂梁結(jié)構(gòu)4的固定支座相對(duì)于該固定支座的基準(zhǔn)位置的位移大于懸臂梁結(jié)構(gòu)4的自由端相對(duì)于該自由端的基準(zhǔn)位置的位移。
[0028]優(yōu)選的，所述光電轉(zhuǎn)換器件I可以具體為太陽(yáng)能電池板。當(dāng)然在具體實(shí)施時(shí)，這里的光電轉(zhuǎn)換器件I可以為其他能夠根據(jù)接收到的光線的光照強(qiáng)度產(chǎn)生不同大小的電流信號(hào)的結(jié)構(gòu)，比如光敏二極管等，相應(yīng)的技術(shù)方案也能夠達(dá)到本實(shí)用新型的基本目的，也應(yīng)該落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0029]優(yōu)選的，電磁線圈結(jié)構(gòu)2包括亥姆霍茲線圈結(jié)構(gòu)，亥姆霍茲線圈結(jié)構(gòu)的一端偶接至所述太陽(yáng)能電池板I的正極，另一端偶接至所述太陽(yáng)能電池板I的負(fù)極。
[0030]亥姆霍茲線圈結(jié)構(gòu)可以為兩個(gè)相同線圈彼此平行且共軸，使線圈上通以同方向電流，理論計(jì)算證明線圈間距等于線圈半徑時(shí)，兩線圈合磁場(chǎng)在軸上(兩線圈圓心連線)附近較大范圍內(nèi)是均勻的。
[0031]優(yōu)選的，在具體實(shí)施時(shí)，參加圖1，還包括可以電源控制開關(guān)6，所述電源控制開關(guān)6與所述電磁線圈結(jié)構(gòu)2串聯(lián)在太陽(yáng)能電池板I的正負(fù)極之間。
[0032]優(yōu)選的，在具體實(shí)施時(shí)，參加圖1，還可以包括定值電阻7;所述定值電阻7與所述電磁線圈結(jié)構(gòu)2串聯(lián)在太陽(yáng)能電池板I的正負(fù)極之間，用于限制流經(jīng)所述電磁線圈結(jié)構(gòu)2的電流。通過這種方式，能夠避免電磁線圈結(jié)構(gòu)2因電流過大而損壞，
[0033]優(yōu)選的，在具體實(shí)施時(shí)，參加圖1，還可以包括可變電阻8;所述可變電阻8與所述電磁線圈結(jié)構(gòu)2串聯(lián)，用于調(diào)節(jié)流經(jīng)所述電磁線圈結(jié)構(gòu)2的電流。通過這種方式，能夠避免電磁線圈結(jié)構(gòu)2因電流過大而損壞，并且可以通過調(diào)節(jié)該可變電阻8從而調(diào)節(jié)懸臂梁自由端在一定磁場(chǎng)強(qiáng)度下的形變，實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量過程的控制。
[0034]優(yōu)選的，參見圖1，所述光纖光柵傳感器5的數(shù)量為兩個(gè)，其中一個(gè)表不為A，另一個(gè)表示為B。通過這種方式，能夠?qū)ΣㄩL(zhǎng)的變化進(jìn)行做差處理，以此有效地排除光纖光柵傳感器交叉敏感的干擾，排除溫度對(duì)波長(zhǎng)值的影響，使結(jié)果更加精確。
[0035]在具體實(shí)施時(shí)，為了使測(cè)量結(jié)構(gòu)更為準(zhǔn)確，可以按照?qǐng)D1的方式，將懸臂梁結(jié)構(gòu)4垂直放置在兩個(gè)線圈的軸線中點(diǎn)處，光纖光柵傳感器5分別附在懸臂梁結(jié)構(gòu)4的固定支座兩個(gè)面上，小磁鐵3則附著在懸臂梁結(jié)構(gòu)的自由端。
[0036]該實(shí)施例提供的光照強(qiáng)度測(cè)量裝置的工作原理在于:
[0037]太陽(yáng)能電池板I與自然光直接接觸，由于光照強(qiáng)度發(fā)生變化，太陽(yáng)能電池板I的輸出電流也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。亥姆霍茲線圈結(jié)構(gòu)2在電流的變化下，兩個(gè)線圈之間的磁場(chǎng)也產(chǎn)生了相應(yīng)的變化。磁場(chǎng)的變化使附在懸臂梁結(jié)構(gòu)4自由端的小磁鐵3受到的磁力發(fā)生變化，磁力帶動(dòng)懸臂梁結(jié)構(gòu)4的自由端發(fā)生形變。雙光纖光柵沿著中心對(duì)稱軸剛性地對(duì)稱附著于懸臂梁結(jié)構(gòu)4的上下兩個(gè)面，由于在懸臂梁結(jié)構(gòu)4下，光纖光柵的中心波長(zhǎng)漂移量與懸臂梁結(jié)構(gòu)4的自由端受力成較好的線性關(guān)系，因此監(jiān)測(cè)到光纖光柵的中心波長(zhǎng)偏移量，進(jìn)一步可得到光照強(qiáng)度。
[0038]雖然結(jié)合附圖描述了本實(shí)用新型的實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下做出各種修改和變型，這樣的修改和變型均落入由所附權(quán)利要求所限定的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于光纖光柵傳感技術(shù)的光照強(qiáng)度測(cè)量裝置，其特征在于，包括:光電轉(zhuǎn)換器件、電磁線圈結(jié)構(gòu)、磁鐵、懸臂梁結(jié)構(gòu)和光纖光柵傳感器； 其中，所述光電轉(zhuǎn)換器件用于根據(jù)接收到的光線的光照強(qiáng)度產(chǎn)生對(duì)應(yīng)大小的電流信號(hào)并輸出到電磁線圈結(jié)構(gòu)； 所述電磁線圈結(jié)構(gòu)用于在接收到電流信號(hào)后產(chǎn)生強(qiáng)度與接收到的電流信號(hào)的大小相對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)； 所述磁鐵安裝在所述懸臂梁結(jié)構(gòu)的自由端上;根據(jù)所述電磁線圈結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的強(qiáng)度不同，所述磁鐵使得所述懸臂梁結(jié)構(gòu)的自由端的位移不同； 所述光纖光柵傳感器，安裝在所述懸臂梁結(jié)構(gòu)的固定支座上，用于檢測(cè)所述懸臂梁結(jié)構(gòu)的固定支座的位移。2.如權(quán)利要求1所述的光照強(qiáng)度測(cè)量裝置，其特征在于，所述光電轉(zhuǎn)換器件為太陽(yáng)能電池板。3.如權(quán)利要求2所述的光照強(qiáng)度測(cè)量裝置，其特征在于，所述電磁線圈結(jié)構(gòu)包括亥姆霍茲線圈結(jié)構(gòu)，亥姆霍茲線圈結(jié)構(gòu)的一端偶接至所述太陽(yáng)能電池板的正極，另一端偶接至所述太陽(yáng)能電池板的負(fù)極。4.如權(quán)利要求2所述的光照強(qiáng)度測(cè)量裝置，其特征在于，還包括電源控制開關(guān)，所述電源控制開關(guān)與所述電磁線圈結(jié)構(gòu)串聯(lián)在所述太陽(yáng)能電池板的正負(fù)極之間。5.如權(quán)利要求2-4任一項(xiàng)所述的光照強(qiáng)度測(cè)量裝置，其特征在于，還包括定值電阻；所述定值電阻與所述電磁線圈結(jié)構(gòu)串聯(lián)在太陽(yáng)能電池板的正負(fù)極之間，用于限制流經(jīng)所述電磁線圈結(jié)構(gòu)的電流。6.如權(quán)利要求2-4任一項(xiàng)所述的光照強(qiáng)度測(cè)量裝置，其特征在于，還包括可變電阻；所述可變電阻與所述電磁線圈結(jié)構(gòu)串聯(lián)在太陽(yáng)能電池板的正負(fù)極之間，用于調(diào)節(jié)流經(jīng)所述電磁線圈結(jié)構(gòu)的電流。7.如權(quán)利要求1所述的光照強(qiáng)度測(cè)量裝置，其特征在于，所述光纖光柵傳感器的數(shù)量為兩個(gè)。
【文檔編號(hào)】G01J1/42GK205562036SQ201620307367
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年4月13日
【發(fā)明人】李路明, 張治國(guó), 朱倩, 高文博
【申請(qǐng)人】國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)江西省電力公司信息通信分公司, 北京郵電大學(xué)