專利名稱：多功能光纖光柵傳感實(shí)驗(yàn)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種實(shí)驗(yàn)儀，特別涉及一種用于教學(xué)的多功能光纖光柵傳感實(shí)驗(yàn)儀。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有用于教學(xué)的光纖光柵傳感實(shí)驗(yàn)儀，可實(shí)現(xiàn)應(yīng)變和溫度測(cè)試。公開號(hào)為CN1605835A的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)披露了實(shí)現(xiàn)電流、傾斜角度、振動(dòng)和位移等參數(shù)的檢測(cè)以及進(jìn)行光纖導(dǎo)光，光纖彎曲損耗，溫度檢測(cè)實(shí)驗(yàn)等。但該申請(qǐng)中披露的物理參量為單點(diǎn)測(cè)試，不能滿足光纖光柵傳感技術(shù)的應(yīng)用，如分布式測(cè)試的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。其采用分開封裝方式的元器件，故成本并不會(huì)低，且位移測(cè)微頭為人工讀數(shù)方式，易引入誤差，使用也欠方便。另外，公開號(hào)為CN1494237A的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)披露了在二個(gè)耦合器之間設(shè)一可插入可調(diào)濾波器的連接點(diǎn)的構(gòu)思，這種插值元器件的價(jià)格較高，更適合于工程實(shí)際自動(dòng)快速測(cè)試，正是這種自動(dòng)測(cè)試使光纖光柵的工作原理和解調(diào)過程無(wú)法通過手動(dòng)直觀的交互式了解到，不適宜作教學(xué)儀器之用。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述情況，本發(fā)明的目的在于提供一種能實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)準(zhǔn)分布式應(yīng)變檢測(cè)，適于原理解剖教學(xué)且整體結(jié)構(gòu)緊湊實(shí)用的多功能光纖光柵傳感實(shí)驗(yàn)儀。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，一種多功能光纖光柵傳感實(shí)驗(yàn)儀，包括由箱體、寬帶光源、傳感單元、解調(diào)單元、數(shù)據(jù)處理單元、數(shù)顯單元以及連接它們的光纖耦合鏈路構(gòu)成系統(tǒng)，其中系統(tǒng)還設(shè)有引入寬帶光源的光源接口，所述傳感單元和所述解調(diào)單元均設(shè)有包括與箱體固聯(lián)的懸臂梁支撐架，固定于支撐架上的懸臂梁，設(shè)置于懸臂梁上的光纖光柵傳感頭以及與懸臂梁垂直設(shè)置的頂桿，所述數(shù)據(jù)處理單元包括光電探測(cè)器、放大電路、濾波電路、多路切換開關(guān)、數(shù)據(jù)采集卡、數(shù)據(jù)處理模塊；所述數(shù)顯單元包括數(shù)顯表和數(shù)顯終端；所述光纖耦合鏈路包括寬帶光源從光源接口經(jīng)第一耦合器到傳感單元的光纖光柵傳感頭并原路返回到第一個(gè)光纖耦合器后，再經(jīng)過第二個(gè)光纖耦合器的輸出端與所述解調(diào)單元中的光纖光柵傳感頭的一端連接，通過光纖光柵透射后，其光纖光柵傳感頭的另一端則先后與光電探測(cè)器、放大電路、濾波電路及多路切換開關(guān)相連，而此多路切換開關(guān)的輸出信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡采集后輸入數(shù)據(jù)處理模塊，同時(shí)切換開關(guān)輸出的信號(hào)經(jīng)過數(shù)顯表并輸入數(shù)顯終端。
為了實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，改善、提高其綜合使用性能，其進(jìn)一步的措施是所述傳感單元的光纖光柵傳感頭設(shè)有多個(gè)。
所述傳感單元的輸入端前還設(shè)有調(diào)諧入口和傳感入口。
所述調(diào)諧入口和傳感入口連接時(shí)用于測(cè)試內(nèi)部應(yīng)變，該兩入口斷開時(shí)，調(diào)諧入口用于測(cè)試溫度或其它外部傳感。
所述頂桿是軸向可調(diào)的，而設(shè)置在解調(diào)單元的頂桿的可調(diào)值是可讀的。
所述頂桿的軸向設(shè)有懸臂梁撓度限位塊，限位塊與頂桿支撐架是一體的。
所述頂桿是選用適配于懸臂梁的外徑千分尺，并固定在頂桿支撐架上。
所述懸臂梁支撐架可沿箱體縱向移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)頂桿的初始位置與限位塊間的距離。
所述頂桿支撐架可沿箱體橫向移動(dòng)。以實(shí)現(xiàn)改變頂桿與懸臂梁固定端的距離。
所述光電探測(cè)器的前端可選擇性設(shè)置連接光開關(guān)的連接點(diǎn)，以代替多路切換開關(guān)，完成多路切換功能。
本發(fā)明由于采用結(jié)構(gòu)相同的雙懸臂梁雙頂桿以及參數(shù)接近的多光纖光柵傳感頭的技術(shù)方案，克服了現(xiàn)有技術(shù)中單點(diǎn)測(cè)試、解調(diào)方法復(fù)雜、實(shí)驗(yàn)儀器昂貴的缺陷；實(shí)現(xiàn)手動(dòng)調(diào)諧解調(diào)懸臂梁撓度，該撓度數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)直接采集使之具有交互式功能，最大限度地減少了測(cè)量誤差；通過數(shù)顯終端顯示的波形的變化，判斷調(diào)諧光纖光柵是否與傳感光纖光柵匹配上，具有匹配過程直觀、簡(jiǎn)短、且能實(shí)現(xiàn)交互式的特點(diǎn)；系統(tǒng)的傳感與調(diào)諧光路為開式結(jié)構(gòu)，可引入其它傳感光纖光柵，使整個(gè)系統(tǒng)又可單獨(dú)作為解調(diào)儀使用。同時(shí)該實(shí)驗(yàn)儀的量程范圍可通過縱向調(diào)整懸臂梁支撐架與橫向調(diào)整頂桿支撐架實(shí)現(xiàn)，且懸臂梁的撓度設(shè)有限位塊保護(hù)裝置，避免因誤操作導(dǎo)致懸臂梁及光纖光柵折斷的嚴(yán)重后果。本發(fā)明可作為完成光纖光柵準(zhǔn)分布式測(cè)量技術(shù)教學(xué)的重要內(nèi)容，特別適用于相關(guān)實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)之用。
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。


圖1為本發(fā)明的原理結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
圖3為本發(fā)明的懸臂梁結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明的光纖光柵傳感頭結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本發(fā)明的布喇格光纖光柵反射譜。
圖6為本發(fā)明的布喇格光纖光柵透射譜。
圖7為本發(fā)明的放大電路結(jié)構(gòu)原理圖。
圖8為本發(fā)明的濾波電路結(jié)構(gòu)原理圖。
圖9為本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理模塊系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)置模塊界面。
圖10為本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理模塊系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置模塊界面。
圖11為本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理模塊系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊界面。
圖12為本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理模塊系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析模塊界面。
圖/表13為本發(fā)明實(shí)驗(yàn)所得波長(zhǎng)一撓度數(shù)據(jù)。
圖14為本發(fā)明的光纖光柵懸臂梁調(diào)諧曲線圖。
具體實(shí)施例方式
由附圖可見，如圖1，圖2，圖3一種多功能光纖光柵傳感實(shí)驗(yàn)儀，包括由箱體1、寬帶光源2、傳感單元3、解調(diào)單元4、數(shù)據(jù)處理單元5、數(shù)顯單元6以及連接它們的光纖耦合鏈路構(gòu)成系統(tǒng)，該系統(tǒng)還設(shè)有引入寬帶光源2的光源接口21，傳感單元3和解調(diào)單元4都設(shè)有懸臂梁31、41，懸臂梁是93×5×1.6mm鋼帶，為一端固定、另一端自由梁，其固定端連接在支撐架11上，支撐架11與箱體1固連，光纖光柵傳感頭32、42粘接在距離懸臂梁固定端10mm處，其調(diào)諧靈敏度為0.2994nm/nm，最大調(diào)諧量為2.1nm，與懸臂梁31、41垂直的可調(diào)頂桿33、43固定在頂桿支撐架12上，為了節(jié)約成本，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例選用適配于懸臂梁的外徑千分尺，其最大行程為7mm，為滿足儀器可設(shè)計(jì)出不同量程的要求，懸臂梁支撐架11可沿箱體縱向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)頂桿的初始位置與限位塊間的距離，以控制懸臂梁撓度；頂桿支撐架12可沿箱體橫向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)改變頂桿與懸臂梁固定端的距離，同樣可控制懸臂梁撓度。沿頂桿軸向推入頂桿33、43，懸臂梁31、41會(huì)發(fā)生彎曲變形，如圖3所示，布置在其上的光纖光柵隨著梁的變形，光譜分布位置發(fā)生相應(yīng)變化。
寬帶光源2從光源接口21引入，經(jīng)第一耦合器71到傳感單元3的光纖光柵傳感頭32，光纖光柵傳感頭結(jié)構(gòu)如圖4所示，為折射率呈周期變化的Bragg光纖光柵，當(dāng)滿足下面相位匹配條件時(shí)，入射光將被反射，反射譜如圖5所示λB＝2neffΛ(1)式中λB為Bragg波長(zhǎng)，即光柵的反射波長(zhǎng)，Λ為光柵周期，neff為光纖材料的有效折射率。
經(jīng)光纖光柵傳感頭32反射后的窄帶光源原路返回到第一個(gè)光纖耦合器71后，再經(jīng)過第二個(gè)光纖耦合器72的輸出端與所述解調(diào)單元4中的光纖光柵傳感頭42的一端連接，通過光纖光柵透射后，透射譜如圖6所示，其光纖光柵傳感頭的另一端與光電探測(cè)器51相連，光電探測(cè)是一種寬帶接收系統(tǒng)，光電探測(cè)器51接收到的光強(qiáng)值是傳感單元光纖光柵32光強(qiáng)分布曲線與解調(diào)單元光纖光柵42光強(qiáng)分布曲線的卷積。光信號(hào)經(jīng)光電探測(cè)器51轉(zhuǎn)化為電信號(hào)后輸入放大電路52，放大電路52采用了AD620芯片，其結(jié)構(gòu)原理見圖7。信號(hào)經(jīng)放大電路52放大后輸入濾波電路53，濾波電路采用了LM358芯片，其結(jié)構(gòu)原理見圖8。經(jīng)過濾波電路的處理的信號(hào)經(jīng)多路轉(zhuǎn)化開關(guān)54到數(shù)據(jù)采集卡55，通過多路轉(zhuǎn)化開關(guān)54可選擇不同調(diào)諧光纖光柵，數(shù)據(jù)采集卡55將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)最后送入數(shù)據(jù)處理模塊56。
數(shù)據(jù)處理模塊56的軟件系統(tǒng)是所述系統(tǒng)的重要部分，其功能模塊由系統(tǒng)設(shè)置、參數(shù)設(shè)置、密碼修改、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、系統(tǒng)幫助等功能模塊組成。整個(gè)軟件系統(tǒng)選用Microsoft公司的Visual C++6.0開發(fā)工具編制的C++程序。其中系統(tǒng)設(shè)置模塊界面如圖9所示，該功能模塊有“登陸時(shí)管理員選項(xiàng)優(yōu)先”、“窗口最頂端顯示”、“提供用戶保存采集功能”、“限定文件保存路徑”、“路徑選擇”等功能。其中“登陸時(shí)管理員選項(xiàng)優(yōu)先”的功能，是在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，如果需要一般用戶登陸，則可以由管理員去除該項(xiàng)選擇進(jìn)而方便的讓一般用戶運(yùn)行程序時(shí)，直接看到一般用戶登陸窗口；“窗口最頂端顯示”的功能，是管理員為了使一般用戶在做實(shí)驗(yàn)時(shí)可以專心的做實(shí)驗(yàn)，而把該軟件系統(tǒng)窗口置頂，讓一般用戶難于運(yùn)行其它應(yīng)用程序，進(jìn)而保證了實(shí)驗(yàn)的可靠性，如果要去除該項(xiàng)“窗口最頂端顯示”功能，只有管理員才有該權(quán)限；“提供用戶保存采集功能”的功能，是管理員根據(jù)實(shí)驗(yàn)具體情況，在需要一般用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)保存時(shí)，則選擇該項(xiàng)“提供用戶保存采集功能”允許一般用戶進(jìn)行實(shí)時(shí)采集到傳感數(shù)據(jù)的保存，否則去掉該選項(xiàng)；“限定文件保存路徑”的功能，是在管理員選擇了“提供用戶保存采集功能”選項(xiàng)時(shí)，該選項(xiàng)有效，可以選擇該選項(xiàng)限定一般用戶保存文件的路徑，方便文件的存取管理；“路徑選擇”的功能是在前兩個(gè)選項(xiàng)，即“提供用戶保存采集功能”和“限定文件保存路徑”選擇之后，進(jìn)行具體的路徑選擇，把路徑限定到該功能實(shí)現(xiàn)后指定的路徑。參數(shù)設(shè)置模塊界面如圖10所示。該模塊主要用于設(shè)置數(shù)據(jù)采集、分析所需參數(shù)，所有參數(shù)含義均己在界面上顯示出，方便使用，該模塊包含四組參數(shù)“波長(zhǎng)-刻度”參數(shù)卡、“電壓-刻度”參數(shù)卡、“應(yīng)變參數(shù)”參數(shù)卡、“溫度參數(shù)”參數(shù)卡，其中，“波長(zhǎng)-刻度”參數(shù)卡，是用于表征調(diào)諧懸臂梁波長(zhǎng)和刻度關(guān)系的參數(shù)卡，參數(shù)卡上，由系統(tǒng)記錄下用戶輸入的傳感懸臂梁在零點(diǎn)時(shí)的最大波長(zhǎng)λ0和波長(zhǎng)調(diào)諧靈敏度β的值，之后繼續(xù)記錄采集到的波長(zhǎng)和撓度，采集完成后，再根據(jù)采集到的波長(zhǎng)和撓度進(jìn)行曲線擬合，做出波長(zhǎng)調(diào)諧曲線；“電壓-刻度”參數(shù)卡，是采集開始時(shí)，用戶通過起始零點(diǎn)最大電壓V0和信號(hào)電壓靈敏度ε后的輸入框?qū)鞲袘冶哿涸诹泓c(diǎn)時(shí)的最大電壓值作為初始電壓輸入，以及輸入系統(tǒng)標(biāo)定時(shí)的信號(hào)電壓靈敏度系數(shù)，根據(jù)該兩參數(shù)起始零點(diǎn)最大電壓V0和信號(hào)電壓靈敏度ε，供用戶在曲線擬合時(shí)及進(jìn)行直線方程的驗(yàn)證；“應(yīng)變參數(shù)”參數(shù)卡，是實(shí)驗(yàn)時(shí)，用戶在應(yīng)變傳感波長(zhǎng)靈敏度βε后的輸入框輸入應(yīng)變傳感波長(zhǎng)靈敏度，系統(tǒng)記錄下該參數(shù)，采集完成后，利用該參數(shù)進(jìn)行應(yīng)變傳感曲線擬合；“溫度參數(shù)”參數(shù)卡與“應(yīng)變參數(shù)”參數(shù)卡功能基本相似，不同的是該參數(shù)卡上的參數(shù)溫度靈敏度αT是用于溫度傳感測(cè)試，最終得到的是溫度傳感曲線?！澳Ｊ竭x擇”、“保存?zhèn)鞲胁杉袛?shù)據(jù)”、“關(guān)閉時(shí)保存上面參數(shù)設(shè)置”幾個(gè)附加功能，主要為用戶提供更多功能、更多操作上的方便，其中，“模式選擇”，是用于實(shí)驗(yàn)時(shí)選擇傳感采集的方式，主要有“應(yīng)變”和“溫度”兩項(xiàng)，在應(yīng)變傳感測(cè)試時(shí)，選擇應(yīng)變選項(xiàng)，在溫度傳感測(cè)試時(shí)，選擇溫度選項(xiàng)；“保存?zhèn)鞲胁杉袛?shù)據(jù)”，是用于保存實(shí)時(shí)采集到的數(shù)據(jù)，當(dāng)管理員在系統(tǒng)設(shè)置模塊界面如圖9，選擇“提供用戶保存采集功能”時(shí)，也就允許保存實(shí)時(shí)采集到的數(shù)據(jù)，此時(shí)，如果選擇了該“保存?zhèn)鞲胁杉袛?shù)據(jù)”選項(xiàng)，則系統(tǒng)可以自動(dòng)保存采集到的數(shù)據(jù)；“關(guān)閉時(shí)保存上面參數(shù)設(shè)置”，是在用戶選擇了該選項(xiàng)時(shí)，只要該參數(shù)設(shè)置窗口關(guān)閉時(shí)，不論是否按下“確定”鍵，都可以保存所有的參數(shù)設(shè)置。密碼修改模塊只能由管理員使用，當(dāng)用戶管理員登陸時(shí)，可以進(jìn)入該功能的使用，該模塊有“管理員密碼修改”和“一般用戶密碼修改”兩個(gè)選項(xiàng)，只要用戶輸入管理員密碼以及新密碼兩次，即可修改管理員或一般用戶的登陸密碼。數(shù)據(jù)采集模塊界面如圖11所示，該模塊根據(jù)在采樣參數(shù)設(shè)置中設(shè)置的采樣參數(shù)，實(shí)時(shí)地從USB采集數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)的顯示到界面上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的可視化。數(shù)據(jù)分析模塊界面如圖12所示，其主要功能是根據(jù)圖10所示參數(shù)設(shè)置界面的設(shè)定參數(shù)，以及USB實(shí)時(shí)采集結(jié)果實(shí)現(xiàn)曲線擬合，得到分析結(jié)果并在界面上顯示調(diào)諧曲線。系統(tǒng)幫助實(shí)現(xiàn)的是軟件系統(tǒng)的詳細(xì)幫助。
經(jīng)過濾波電路53的處理的信號(hào)經(jīng)多路轉(zhuǎn)化開關(guān)54后可同時(shí)送入數(shù)顯單元6，傳感單元光纖光柵32光強(qiáng)分布曲線與解調(diào)單元光纖光柵42光強(qiáng)分布曲線的卷積最后以數(shù)值形式在數(shù)顯表61與數(shù)顯終端62中顯示。
實(shí)驗(yàn)時(shí)，旋入傳感單元的頂桿33，其垂直進(jìn)給量未知，傳感單元的懸臂量31發(fā)生彎曲變形，變形撓度Δh，傳感單元的光纖光柵32光譜分布位置隨之發(fā)生變化。旋入解調(diào)單元的頂桿43，當(dāng)解調(diào)單元的懸臂梁41發(fā)生與傳感單元的懸臂梁31相同的變形撓度Δh時(shí)，光纖光柵32光強(qiáng)分布曲線與光纖光柵42光強(qiáng)分布曲線的卷積最小，顯示在數(shù)顯表與數(shù)顯終端數(shù)值為最小，即此時(shí)變化的解調(diào)光柵與變化的傳感光柵相匹配。此時(shí)可讀解調(diào)頂桿顯示的數(shù)值即為Δh，此值亦同時(shí)被數(shù)據(jù)處理單元的數(shù)據(jù)采集模塊采集。根據(jù)材料力學(xué)原理，撓度變化Δh時(shí)，應(yīng)變的變化量Δε及峰值波長(zhǎng)的變化量Δλ為Δϵ=3(L-x)dL3Δh---(2)]]>Δλ＝(1-Pe)λεΔε(3)其中L為懸臂梁的長(zhǎng)度，x為光纖光柵粘貼處至懸臂梁固定端的位置，d為懸臂梁中心面至表面的距離，Pe為光纖有效彈光系數(shù)，λε為峰值波長(zhǎng)。
ΔλΔh=βϵ=(1-Pe)ΔϵλϵΔh---(4)]]>βε為光纖光柵懸臂梁波長(zhǎng)調(diào)諧靈敏度(單位是nm/mm)，可理論計(jì)算，但主要是通過實(shí)驗(yàn)獲得。圖/表13為實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)，根據(jù)該數(shù)據(jù)擬合波長(zhǎng)—撓度的直線方程為y＝1549.5425+0.286x。得波長(zhǎng)調(diào)諧靈敏度為0.286(實(shí)際值為0.2994)，其相應(yīng)的光纖光柵懸臂梁調(diào)諧曲線見圖14。
為防止懸臂梁31、41撓度變形過度，系統(tǒng)在頂桿33、43的軸向設(shè)置了懸臂梁撓度限位塊13、14。光電探測(cè)器51的前端可選擇性地設(shè)置連接光開關(guān)的連接點(diǎn)，以代替多路切換開關(guān)54，實(shí)現(xiàn)多路切換功能。
使用前，將系統(tǒng)傳感入口82與調(diào)諧入口81連接，方可進(jìn)行上述應(yīng)變測(cè)試。兩入口斷開時(shí)，可進(jìn)行溫度或其它外部傳感測(cè)試，測(cè)試時(shí)，傳感頭直接接入調(diào)諧入口，如測(cè)試溫度時(shí)，將置于恒溫箱的傳感光纖光柵通過FC接頭直接插入面板上的調(diào)諧入口處的法蘭盤內(nèi)，然后通過調(diào)諧旋鈕進(jìn)行調(diào)諧直至得到測(cè)試結(jié)果。具體步驟與應(yīng)變測(cè)試一致。
值得指出的是根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思，還可以作出若干類似方案的改進(jìn)與變換，如解調(diào)單元、數(shù)據(jù)處理單元、懸臂梁及頂桿結(jié)構(gòu)的變換，當(dāng)屬本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍。
權(quán)利要求
1.一種多功能光纖光柵傳感實(shí)驗(yàn)儀，包括由箱體(1)、寬帶光源(2)、傳感單元(3)、解調(diào)單元(4)、數(shù)據(jù)處理單元(5)、數(shù)顯單元(6)以及連接它們的光纖耦合鏈路構(gòu)成系統(tǒng)，其特征在于系統(tǒng)還設(shè)有引入寬帶光源(2)的光源接口(21)，所述傳感單元(3)和所述解調(diào)單元(4)均設(shè)有包括與箱體(1)固聯(lián)的懸臂梁支撐架(11)，固定于支撐架上的懸臂梁(31、41)，設(shè)置于懸臂梁上的光纖光柵傳感頭(32、42)以及與懸臂梁垂直設(shè)置的頂桿(33、43)，所述數(shù)據(jù)處理單元(5)包括光電探測(cè)器(51)、放大電路(52)、濾波電路(53)、多路切換開關(guān)(54)、數(shù)據(jù)采集卡(55)、數(shù)據(jù)處理模塊(56)；所述數(shù)顯單元(6)包括數(shù)顯表(61)和數(shù)顯終端(62)；所述光纖耦合鏈路包括寬帶光源(2)從光源接口(21)經(jīng)第一耦合器(71)到傳感單元(3)的光纖光柵傳感頭(32)并原路返回到第一個(gè)光纖耦合器(71)后，再經(jīng)過第二個(gè)光纖耦合器(72)的輸出端與所述解調(diào)單元(4)中的光纖光柵傳感頭(42)的一端連接，通過光纖光柵透射后，其光纖光柵傳感頭(42)的另一端則先后與光電探測(cè)器(51)、放大電路(52)、濾波電路(53)及多路切換開關(guān)(54)相連，而此多路切換開關(guān)(54)的輸出信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡(55)采集后輸入數(shù)據(jù)處理模塊(56)，同時(shí)切換開關(guān)(54)輸出的信號(hào)經(jīng)過數(shù)顯表(61)并輸入數(shù)顯終端(62)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能光纖光柵傳感實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于所述傳感單元(3)的光纖光柵傳感頭(32)設(shè)有多個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能光纖光柵傳感實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于所述傳感單元(3)的輸入端前還設(shè)有調(diào)諧入口(81)和傳感入口(82)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種多功能光纖光柵傳感實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于所述調(diào)諧入口(81)和傳感入口(82)連接時(shí)用于測(cè)試內(nèi)部應(yīng)變，該兩入口斷開時(shí)，調(diào)諧入(81)用于測(cè)試溫度或其它外部傳感。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能光纖光柵傳感實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于所述頂桿(33、43)是軸向可調(diào)的，而設(shè)置在解調(diào)單元(4)的頂桿(43)的可調(diào)值是可讀的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能光纖光柵傳感實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于所述頂桿(33、43)的軸向設(shè)有懸臂梁撓度限位塊(13、14)，限位塊(13、14)與頂桿支撐架(12)是一體的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能光纖光柵傳感實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于所述頂桿(33、43)是選用適配于懸臂梁的外徑干分尺，并固定在頂桿支撐架(12)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能光纖光柵傳感實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于所述懸臂梁支撐架(11)可沿箱體(1)縱向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)頂桿的初始位置與限位塊間的距離。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能光纖光柵傳感實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于所述頂桿支撐架(12)可沿箱體(1)橫向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)改變頂桿與懸臂梁固定端的距離。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能光纖光柵傳感實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于所述光電探測(cè)器(51)的前端可選擇性設(shè)置連接光開關(guān)的連接點(diǎn)，以代替多路切換開關(guān)(54)，實(shí)現(xiàn)多路切換功能。
全文摘要
一種多功能光纖光柵傳感實(shí)驗(yàn)儀，包括由箱體、引入寬帶光源的光源接口，設(shè)有相同光纖光柵傳感頭的懸臂梁及頂桿的傳感單元、解調(diào)單元，設(shè)有光電探測(cè)器、放大電路、濾波電路、多路切換開關(guān)、數(shù)據(jù)采集卡、數(shù)據(jù)處理模塊的數(shù)據(jù)處理單元，設(shè)有數(shù)顯表和數(shù)顯終端的數(shù)顯單元以及連接它們的光纖耦合鏈路構(gòu)成系統(tǒng)；本發(fā)明由于采用結(jié)構(gòu)相同的雙懸臂梁雙頂桿及參數(shù)接近的多光纖光柵傳感頭的技術(shù)方案，克服了現(xiàn)有技術(shù)中單點(diǎn)測(cè)試、解調(diào)方法復(fù)雜、實(shí)驗(yàn)儀器昂貴的缺陷，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)調(diào)諧解調(diào)懸臂梁撓度，該撓度數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)直接采集，使之具有交互式功能；本發(fā)明傳感單元采用多個(gè)光纖光柵，可作為完成光纖光柵準(zhǔn)分布式測(cè)量技術(shù)的重要教學(xué)內(nèi)容；特別適用于相關(guān)實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)之用。
文檔編號(hào)G01D5/26GK1687713SQ20051003158
公開日2005年10月26日 申請(qǐng)日期2005年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月23日
發(fā)明者朱萍玉, 羅忠誠(chéng), 楊書儀, 肖冬明, 蔣玲莉, 張美陽(yáng) 申請(qǐng)人:湖南科技大學(xué)