本發(fā)明屬于光學(xué)傳感器技術(shù)，具體涉及一種基于光纖光柵的線位移傳感器。

背景技術(shù)：

機(jī)電系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)在航空上能夠久用不衰是由于其具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。但是，它們也存在一些固有的缺陷，最主要的是不能防御雷電、電磁干擾和電磁沖擊等。隨著現(xiàn)代飛機(jī)性能不斷提高、飛機(jī)的大型化和采用余度技術(shù)及電子設(shè)備日趨復(fù)雜化，必然導(dǎo)致電纜用量增加、線路布局復(fù)雜，增加了各線路間的干擾、地環(huán)流的相互影響等，使系統(tǒng)不能正常工作。目前的防護(hù)措施是采用電磁屏蔽套，然而不可能完全防御電磁干擾，卻導(dǎo)致飛機(jī)重量的增加。未來(lái)飛機(jī)希望用復(fù)合材料代替鋁合金，特別是飛機(jī)鋁合金蒙皮的替代很大程度上減弱甚至消除了電磁屏蔽作用。另外，飛機(jī)外部的核爆炸產(chǎn)生的電磁輻射以及機(jī)載的大功率激光、定向能武器等裝備，從低頻到高頻在電、磁領(lǐng)域產(chǎn)生相當(dāng)高強(qiáng)度的電磁干擾，對(duì)電傳操縱系統(tǒng)危害極大。

光傳操縱系統(tǒng)相對(duì)于傳統(tǒng)的電傳操控系統(tǒng)有顯著的優(yōu)點(diǎn)，如可有效地防御雷電、電磁干擾和電磁沖擊，對(duì)核爆引起的電磁脈沖不敏感，不存在金屬導(dǎo)線固有的地回流。同時(shí)具有體積小、重量輕、傳輸容量大等優(yōu)點(diǎn)，從而能夠大大改善飛機(jī)的操縱品質(zhì)，提高飛控系統(tǒng)的可靠性和生存能力。國(guó)外從二十世紀(jì)七十年代就開(kāi)始了光傳操縱系統(tǒng)的研究，作為光傳操縱系統(tǒng)關(guān)鍵測(cè)量元件的光位移傳感器也同時(shí)進(jìn)入了研發(fā)階段。光位移傳感器可基于多種光學(xué)原理實(shí)現(xiàn)，其中使用光纖光柵作為傳感器核心敏感元件，使傳感器具有靈敏度高、電絕緣性好、尺寸小、重量輕、抗電磁干擾、抗腐蝕、易與波分復(fù)用和時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)相結(jié)合建立分布式測(cè)量系統(tǒng)等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，成為國(guó)內(nèi)外研發(fā)人員重點(diǎn)關(guān)注的一種光位移傳感器。

本發(fā)明的目的是：本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種基于光纖光柵的線位移傳感器，這種傳感器相對(duì)于傳統(tǒng)電磁線位移傳感器具有抗電磁干擾、易復(fù)用、可組成分布傳感網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)，是電磁傳感器優(yōu)良的補(bǔ)充和替代品。同時(shí)可以根據(jù)具體使用環(huán)境，設(shè)計(jì)成微小線位移傳感器，應(yīng)用在小型飛行器等載體上。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種基于光纖光柵的線位移傳感器是由殼體1、雙等強(qiáng)懸臂梁2、楔形運(yùn)動(dòng)鐵芯3、后蓋4、光纖光柵5、光學(xué)膠6組成；光纖光柵5通過(guò)光學(xué)膠6分別在雙等強(qiáng)懸臂梁2的第一等強(qiáng)懸臂梁11和第二等強(qiáng)懸臂梁12上下表面中線部分的凹槽13內(nèi)粘接，將尾纖10通過(guò)尾纖引出孔9引出，雙等強(qiáng)懸臂梁2通過(guò)懸臂梁固定端7安裝在殼體1內(nèi)，并用光學(xué)膠6通過(guò)點(diǎn)膠孔8粘接。將楔形運(yùn)動(dòng)鐵芯3沿導(dǎo)槽10插入殼體1內(nèi)，然后將后蓋4粘貼在殼體1上。

本發(fā)明的測(cè)量線位移原理是利用光纖光柵5對(duì)軸向應(yīng)變敏感的特性，當(dāng)楔形運(yùn)動(dòng)鐵芯3前后運(yùn)動(dòng)時(shí)，將對(duì)第一等強(qiáng)懸臂梁11和第二等強(qiáng)懸臂梁12施加撓度，使其產(chǎn)生應(yīng)變且上下表面凹槽13位置產(chǎn)生的應(yīng)變大小相等，上表面產(chǎn)生負(fù)應(yīng)變，下表面產(chǎn)生正應(yīng)變。第一等強(qiáng)懸臂梁11和第二等強(qiáng)懸臂梁12上的應(yīng)變將傳遞到光纖光柵5上，引起光纖光柵5的中心波長(zhǎng)發(fā)生變化。同時(shí)光纖光柵5也對(duì)溫度敏感，通過(guò)對(duì)同一個(gè)等強(qiáng)懸臂梁上下表面對(duì)稱排布的光纖光柵5中心波長(zhǎng)值的變化量進(jìn)行解調(diào)，即可消除溫度引起的中心波長(zhǎng)漂移，得到第一等強(qiáng)懸臂梁11和第二等強(qiáng)懸臂梁12的軸向應(yīng)變，從而得到楔形運(yùn)動(dòng)鐵芯3的位移量。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：本發(fā)明具有靈敏度高、電絕緣性好、尺寸小、抗電磁干擾、易與波分復(fù)用和時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)相結(jié)合建立分布式測(cè)量系統(tǒng)等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)可以根據(jù)具體使用環(huán)境，制成微小線位移傳感器，應(yīng)用在小型飛行器等載體上。

附圖說(shuō)明

圖1是基于光纖光柵的線位移傳感器正視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是基于光纖光柵的線位移傳感器俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是傳感器工作示意圖；

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

參見(jiàn)圖1和圖2，本發(fā)明是由殼體1、雙等強(qiáng)懸臂梁2、楔形運(yùn)動(dòng)鐵芯3、后蓋4、光纖光柵5、光學(xué)膠6組成；光纖光柵5通過(guò)光學(xué)膠6分別在雙等強(qiáng)懸臂梁2的第一等強(qiáng)懸臂梁11和第二等強(qiáng)懸臂梁12上下表面中線部分的凹槽13內(nèi)粘接，將尾纖10通過(guò)尾纖引出孔9引出，雙等強(qiáng)懸臂梁2通過(guò)懸臂梁固定端 7安裝在殼體1內(nèi)，并用光學(xué)膠6通過(guò)點(diǎn)膠孔8粘接。將楔形運(yùn)動(dòng)鐵芯3沿導(dǎo)槽10插入殼體1內(nèi)，然后將后蓋4粘貼在殼體1上。

參見(jiàn)圖3，將線位移傳感器17通過(guò)光纖19與光纖耦合器16相連，光纖耦合器16連接解調(diào)儀15，然后通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線18將解調(diào)儀15與計(jì)算機(jī)14連接。

參見(jiàn)圖1、圖2和圖3，解調(diào)儀15發(fā)出的寬帶光通過(guò)光纖18和光纖耦合器15入射到線位移傳感器17的光纖光柵5上，并接收通過(guò)光纖18和光纖耦合器15返回的窄帶光。當(dāng)楔形運(yùn)動(dòng)鐵芯3前后運(yùn)動(dòng)時(shí)，將對(duì)第一等強(qiáng)懸臂梁11和第二等強(qiáng)懸臂梁12施加撓度，使其產(chǎn)生應(yīng)變且上下表面凹槽13位置產(chǎn)生的應(yīng)變大小相等，上表面產(chǎn)生負(fù)應(yīng)變，下表面產(chǎn)生正應(yīng)變。第一等強(qiáng)懸臂梁11和第二等強(qiáng)懸臂梁12的應(yīng)變將傳遞到光纖光柵5上，引起光纖光柵5產(chǎn)生應(yīng)變，使其中心波長(zhǎng)發(fā)生變化。光纖光柵5同時(shí)對(duì)溫度敏感，溫度波動(dòng)也能造成其中心波長(zhǎng)的變化。通過(guò)對(duì)同一個(gè)等強(qiáng)懸臂梁上下表面對(duì)稱排布的光纖光柵5中心波長(zhǎng)值的變化量進(jìn)行解調(diào)，即可消除溫度引起的中心波長(zhǎng)漂移，得到第一等強(qiáng)懸臂梁11和第二等強(qiáng)懸臂梁12的軸向應(yīng)變，從而得到楔形運(yùn)動(dòng)鐵芯3的位移量。