專利名稱：靈敏度可調(diào)的光纖光柵位移傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種光纖光柵傳感器，具體地說是涉及一種靈敏度可調(diào)的光纖光柵位移傳感器，屬于傳感設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
光纖光柵具有很多其它傳感器無法比擬的優(yōu)點(diǎn):全光測(cè)量，在監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)無電氣設(shè)備，不受電磁及輻射干擾；耐腐蝕性能好，長(zhǎng)期穩(wěn)定；以反射光的中心波長(zhǎng)表征被測(cè)量，不受光源功率波動(dòng)、光纖微彎效應(yīng)及耦合損耗等因素的影響，測(cè)量準(zhǔn)確；使用壽命長(zhǎng)等。目前常用的光纖光柵位移傳感器有些是以懸臂梁為彈性元件，把光柵粘貼在懸臂梁上，位移量通過連接件使懸臂梁產(chǎn)生彎曲，從而使光纖光柵產(chǎn)生應(yīng)變(拉伸或者壓縮)，導(dǎo)致波長(zhǎng)產(chǎn)生相應(yīng)的變化量，從而得到位移和波長(zhǎng)變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這樣便可以通過測(cè)量光纖光柵波長(zhǎng)的變化量來得到位移量。位移傳感器的量程約等于光纖光柵能承受的最大應(yīng)變量與傳感器的靈敏度的商。一般情況下，光纖光柵的所能承受的最大應(yīng)變約為4500 μ ε ,因而光纖光柵位移傳感器的量程與靈敏度是一對(duì)相互制約量，位移傳感器的靈敏度系數(shù)越大，其測(cè)量量程越小。目前常用的光纖光柵位移傳感器的缺點(diǎn)在于:傳感器的位移靈敏度及量程在制作時(shí)就已經(jīng)固定，致使該類型的傳感器不能適用于多種應(yīng)用的不同需求，比如有些情況下需要大量程，小靈敏度的位移傳感器；有些情況下需求小量程，大靈敏度的位移傳感器。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提出一種靈敏度可調(diào)的光纖光柵位移傳感器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，可以根據(jù)不同環(huán)境的需要，使傳感器工作在不同的位移靈敏度系數(shù)和量程。按照本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案:靈敏度可調(diào)的光纖光柵位移傳感器，其特征在于:包括彈簧、光纖光柵、活動(dòng)支桿、固定支桿、拉伸桿和底盒；所述固定支桿和活動(dòng)支桿均采用受力時(shí)不發(fā)生形變的剛性材料制成，固定支桿第一端、第二端分別通過第一固定點(diǎn)、第二固定點(diǎn)固定在底盒上；所述活動(dòng)支桿中部與固定支桿中部通過活動(dòng)鏈接件鉸連，活動(dòng)支桿可以以活動(dòng)鏈接件為軸，自由轉(zhuǎn)動(dòng)；所述光纖光柵一端與活動(dòng)支桿第一端通過第一連接點(diǎn)連接，光纖光柵另一端與彈簧一端相連，彈簧另一端通過第一固定點(diǎn)固定在底盒上；所述活動(dòng)支桿上位于第二端與活動(dòng)鏈接件之間的部分設(shè)有若干個(gè)固定孔，所述拉伸桿通過固定孔與活動(dòng)支桿連接。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述拉伸桿與活動(dòng)支桿上的固定孔之間采用螺紋連接。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述傳感器內(nèi)部填充硅油。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，優(yōu)點(diǎn)在于:(1)本實(shí)用新型可以根據(jù)應(yīng)用情況的不同，方便改變因位移傳 感器的量程及靈敏度系數(shù)，使測(cè)量效果達(dá)到最佳；(2)本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靈敏度系數(shù)易于控制。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。如圖所示:實(shí)施例中的靈敏度可調(diào)的光纖光柵位移傳感器主要由底盒1、第一固定點(diǎn)2、彈簧3、光纖光柵4、連接點(diǎn)5、活動(dòng)鏈接件6、拉伸桿8、活動(dòng)支桿9、固定支桿10和第二固定點(diǎn)11組成。如圖1所示，所述固定支桿10和活動(dòng)支桿9均采用受力時(shí)不發(fā)生形變的剛性材料制成，固定支桿10第一端、第二端分別通過第一固定點(diǎn)2、第二固定點(diǎn)11固定在底盒I上；所述活動(dòng)支桿9中部與固定支桿10中部通過活動(dòng)鏈接件6鉸連，活動(dòng)支桿9可以以活動(dòng)鏈接件6為軸，自由轉(zhuǎn)動(dòng)； 所述光纖光柵4 一端與活動(dòng)支桿9第一端通過第一連接點(diǎn)5連接，光纖光柵4另一端與彈簧3 —端相連，彈簧3另一端通過第一固定點(diǎn)2固定在底盒I上；所述活動(dòng)支桿9上位于第二端與活動(dòng)鏈接件6之間的部分設(shè)有若干個(gè)固定孔7，所述拉伸桿8通過固定孔7與活動(dòng)支桿9連接。本實(shí)用新型中，所述拉伸桿8與活動(dòng)支桿9上的固定孔7之間可采用螺紋連接。所述傳感器內(nèi)部填充硅油，以保證傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)不被銹蝕。具體應(yīng)用時(shí)，底盒I安裝在固定位置，拉伸桿8固定在移動(dòng)物體上；移動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)時(shí)通過拉伸桿8帶動(dòng)活動(dòng)支桿9的第二端發(fā)生運(yùn)動(dòng)，活動(dòng)支桿9以活動(dòng)鏈接件6為軸，發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。活動(dòng)支桿9第一端拉伸彈簧3，使光纖光柵4發(fā)生應(yīng)變，導(dǎo)致光纖光柵4的波長(zhǎng)發(fā)生相應(yīng)的變化。通過測(cè)量光纖光柵4的波長(zhǎng)變化量既可測(cè)出外界發(fā)生的位移；當(dāng)需要調(diào)節(jié)位移傳感器的靈敏度系數(shù)時(shí)，只需將拉伸桿8連接在活動(dòng)支桿9的不同位置上的固定孔7即可。下面對(duì)本實(shí)用新型的工作原理進(jìn)行分析:如圖1所示，設(shè)第一連接點(diǎn)5到活動(dòng)鏈接件6之間的長(zhǎng)度為L(zhǎng)2,活動(dòng)支桿9上某一固定孔7到活動(dòng)鏈接件6之間的長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，移動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)拉伸桿8的位移為Λ X1,彈簧3受力發(fā)生的形變長(zhǎng)度Λ X2，彈簧3的彈性系數(shù)為K，光纖光柵4的彈性模量為Ε。由于活動(dòng)支桿9與固定支桿10均采用剛性材料制作，可認(rèn)為在受力時(shí)，不發(fā)生形變；光纖光柵4受拉伸時(shí)，其長(zhǎng)度變化較小，可忽略不計(jì)。當(dāng)外部拉伸桿8發(fā)生位移為Λ X1時(shí)，通過活動(dòng)支桿9的繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給彈簧3，可知彈簧3受力發(fā)生的形變長(zhǎng)度AX2為:^2 = -^Y
1( I )因此，彈簧3的拉力F為:F = K-AX2 =^AXlK(2)
人I光纖光柵4所受的應(yīng)變?chǔ)艦?[0024]
權(quán)利要求1.靈敏度可調(diào)的光纖光柵位移傳感器，其特征在于:包括彈簧(3)、光纖光柵(4)、活動(dòng)支桿(9)、固定支桿(10)、拉伸桿(8)和底盒(I);所述固定支桿(10)和活動(dòng)支桿(9)均采用受力時(shí)不發(fā)生形變的剛性材料制成，固定支桿(10)第一端、第二端分別通過第一固定點(diǎn)(2 )、第二固定點(diǎn)(11)固定在底盒(I)上；所述活動(dòng)支桿(9 )中部與固定支桿(10 )中部通過活動(dòng)鏈接件(6)鉸連,活動(dòng)支桿(9)可以以活動(dòng)鏈接件(6)為軸，自由轉(zhuǎn)動(dòng)；所述光纖光柵(4)一端與活動(dòng)支桿(9)第一端通過第一連接點(diǎn)(5)連接，光纖光柵(4)另一端與彈簧(3)一端相連，彈簧(3)另一端通過第一固定點(diǎn)(2)固定在底盒(I)上；所述活動(dòng)支桿(9)上位于第二端與活動(dòng)鏈接件(6)之間的部分設(shè)有若干個(gè)固定孔(7)，所述拉伸桿(8)通過固定孔(7)與活動(dòng)支桿(9)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的靈敏度可調(diào)的光纖光柵位移傳感器，其特征在于:所述拉伸桿(8)與活動(dòng)支桿(9)上的固定孔(7)之間采用螺紋連接。
3.如權(quán)利要求1所述的 靈敏度可調(diào)的光纖光柵位移傳感器，其特征在于:所述傳感器內(nèi)部填充硅油。
專利摘要本實(shí)用新型涉及靈敏度可調(diào)的光纖光柵位移傳感器，包括彈簧、光纖光柵、活動(dòng)支桿、固定支桿、拉伸桿和底盒；固定支桿和活動(dòng)支桿均采用受力時(shí)不發(fā)生形變的剛性材料制成，固定支桿第一端、第二端分別通過第一固定點(diǎn)、第二固定點(diǎn)固定在底盒上；活動(dòng)支桿中部與固定支桿中部通過活動(dòng)鏈接件鉸連；光纖光柵一端與活動(dòng)支桿第一端通過第一連接點(diǎn)連接，光纖光柵另一端與彈簧一端相連，彈簧另一端通過第一固定點(diǎn)固定在底盒上；活動(dòng)支桿上位于第二端與活動(dòng)鏈接件之間的部分設(shè)有若干個(gè)固定孔，拉伸桿通過固定孔與活動(dòng)支桿連接。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，可以根據(jù)不同環(huán)境的需要，使傳感器工作在不同的位移靈敏度系數(shù)和量程。
文檔編號(hào)G01B11/02GK203100682SQ201320092898
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月28日
發(fā)明者畢中廣, 盧瑾輝, 張才月, 馮宏偉, 殷強(qiáng) 申請(qǐng)人:永大科技集團(tuán)有限公司