專利名稱：雙懸臂梁式光纖Bragg光柵位移傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種雙懸臂梁式光纖Bragg光柵位移傳感器，屬光電子測量技術(shù) 領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
位移測量是結(jié)構(gòu)檢測的重要參量。位移傳感器是利用各種元件檢測對象物的物理 變化量，通過將該變化量換算為距離，來測量從傳感器到對象物的距離位移的機(jī)器。在線測 量可以實(shí)時(shí)的通過電腦顯示出的數(shù)據(jù)計(jì)算出位移的大小，因此在線測量在位移測量中具有 十分重要的意義。本傳感器可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線測量。目前典型的與本實(shí)用新型最接近的文獻(xiàn)是劉波，牛文成，楊亦飛，開桂云，董孝義， “基于光纖布喇格光柵傳感器的精密位移測量”，《納米技術(shù)與精密工程》，2005年3月第3 卷，第1期。當(dāng)光纖受壓時(shí)，必須防止其產(chǎn)生失穩(wěn)。因此，在該文獻(xiàn)未涉及對光纖光柵的外 部進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)，保證其在調(diào)諧過程中不發(fā)生彎曲。另外與本方案接近的文獻(xiàn)還有“差動 式光纖Bragg光柵沉降儀”。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種能在線測量位移的雙懸臂梁式光纖Bragg光柵 位移傳感器，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)將金屬桿產(chǎn)生的位移轉(zhuǎn)換為對光纖Bragg光柵峰值波長移位 的調(diào)制，實(shí)現(xiàn)了位移的在線測量，實(shí)現(xiàn)對位移和溫度的同時(shí)測量。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的這種雙懸臂梁式光纖Bragg光柵位移傳感器， 包括光纖Bragg光柵、等強(qiáng)度懸臂梁、楔形塊、套管、圓柱形金屬筒、金屬桿、引出光纖、彈 簧；楔形塊和兩只等強(qiáng)度懸臂梁被封裝在圓柱形金屬筒內(nèi)，楔形塊的中間有一金屬桿穿過， 金屬桿的兩端都套有套管，楔形塊的梯形頂面與彈簧相連接，兩個(gè)等強(qiáng)度懸臂梁的自由端 為球形，分別與楔形塊的兩個(gè)梯形面相接觸，光纖Bragg光柵粘貼于等強(qiáng)度懸臂梁表面并 引出圓柱形金屬筒。金屬桿上通過楔形塊將位移傳遞給等強(qiáng)度懸臂梁，從而導(dǎo)致粘貼在等 強(qiáng)度懸臂梁表面的光纖Bragg光柵的Bragg波長產(chǎn)生移位。為了保證測量的雙向性或初始 的有效性，在光纖Bragg光柵標(biāo)定的零點(diǎn)位置，這兩個(gè)等強(qiáng)度懸臂梁已預(yù)留了一定的撓度 值。光纖Bragg光柵與信號處理裝置光連接。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)將金屬桿產(chǎn)生的位移轉(zhuǎn)換為 對光纖Bragg光柵峰值波長移位的調(diào)制。這種雙懸臂梁式光纖Bragg光柵位移傳感器，金屬桿產(chǎn)生位移，該位移被粘貼于 等強(qiáng)度懸臂梁表面的光纖Bragg光柵所測量。楔形塊的頂邊與彈簧相連接，彈簧起到回零的作用。楔形塊、等強(qiáng)度懸臂梁、彈簧、金屬桿和光纖Bragg光柵被封裝在一個(gè)金屬圓柱筒 內(nèi)部，以保障安裝在其內(nèi)的楔形塊和等強(qiáng)度懸臂梁只受到金屬桿的作用。為了解決光纖Bragg光柵在應(yīng)變測量時(shí)由于短時(shí)間內(nèi)的溫度變化引起的應(yīng)變、溫 度交叉敏感問題，本實(shí)用新型采用現(xiàn)有的差動溫度補(bǔ)償方法來解決這個(gè)問題，具體實(shí)施方案是將等強(qiáng)度懸臂梁上下兩面都粘貼Bragg光柵，溫度變化引起的兩個(gè)光纖Bragg光柵的 位移變化是相同，而應(yīng)力引起的兩個(gè)光纖Bragg光柵的位移變化是大小相同方向相反的， 假設(shè)上面Bragg光柵的波長移位為λ i，它是溫度和應(yīng)力共同一起的，既λ i = λ力+λ溫，同 理下面Bragg光柵的波長移位λ2= λ λ力，將兩個(gè)光纖Bragg光柵的波長移位λ^λ2 相減，可以去掉溫度對光纖Bragg光柵的影響，λ「λ2 = 2λ力，這種方法解決了應(yīng)變、溫度 交叉敏感問題，從而提高了靈敏度。本實(shí)用新型的工作機(jī)理參見附圖
，楔形塊通過金屬桿將位移傳遞給等強(qiáng)度懸臂 梁，從而導(dǎo)致粘貼在等強(qiáng)度懸臂梁上下表面的光纖Bragg光柵的Bragg波長產(chǎn)生移位，光纖 Bragg光柵與信號處理裝置光連接，將金屬桿產(chǎn)生的位移轉(zhuǎn)換為對光纖Bragg光柵的峰值 波長移位調(diào)制。本實(shí)用新型的主要性能當(dāng)封裝好的雙懸臂梁式光纖Bragg光柵位移傳感器的金 屬桿產(chǎn)生位移d時(shí)，等強(qiáng)度懸臂梁(6)所產(chǎn)生的擾度h h = d. tan θ(1)式中，2 θ為楔形塊的頂角，等強(qiáng)度懸臂梁(6)所受的應(yīng)變量ε為
權(quán)利要求1.一種雙懸臂梁式光纖Bragg光柵位移傳感器，包括光纖Bragg光柵(1)、等強(qiáng)度懸 臂梁⑵、楔形塊⑶、套管(4)、圓柱形金屬筒(5)、金屬桿(6)、引出光纖(7)、彈簧(8)；其 特征是楔形塊C3)和兩只等強(qiáng)度懸臂梁( 被封裝在圓柱形金屬筒(5)內(nèi)，楔形塊(3)的 中間有一金屬桿(6)穿過，金屬桿(6)的兩端都套有套管G)，楔形塊(3)的梯形頂面與彈 簧(8)相連接，兩個(gè)等強(qiáng)度懸臂梁( 的自由端為球形，分別與楔形塊C3)的兩個(gè)梯形面相 接觸，光纖Bragg光柵粘貼于等強(qiáng)度懸臂梁(2)表面并引出圓柱形金屬筒(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙懸臂梁式光纖Bragg光柵位移傳感器，其特征是金屬桿 (6)產(chǎn)生位移，該位移被粘貼于等強(qiáng)度懸臂梁( 表面的光纖Bragg光柵(1)所測量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的雙懸臂梁式光纖Bragg光柵位移傳感器，其特 征在于楔形塊(3)的頂邊與彈簧(8)相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2、3所述的雙懸臂梁式光纖Bragg光柵位移傳感器，其 特征在于楔形塊(3)、等強(qiáng)度懸臂梁O)、彈簧(8)、金屬桿(6)和光纖Bragg光柵(1)被 封裝在一個(gè)金屬圓柱筒(5)內(nèi)部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、或2、或3、或4中任一所述的雙懸臂梁式光纖Bragg光柵位移傳感 器，其特征在于等強(qiáng)度懸臂梁O)的上下兩面都粘貼Bragg光柵。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種雙懸臂梁式光纖Bragg光柵位移傳感器，其中，楔形塊和兩只等強(qiáng)度懸臂梁被封裝在圓柱形金屬筒內(nèi)，楔形塊的中間有一金屬桿穿過，金屬桿的兩端都套有套管，楔形塊的梯形頂面與彈簧相連接，兩個(gè)等強(qiáng)度懸臂梁的自由端為球形，分別與楔形塊的兩個(gè)梯形面相接觸。當(dāng)金屬桿產(chǎn)生位移時(shí)，會帶動楔形塊產(chǎn)生相應(yīng)的位移，并促使等強(qiáng)度懸臂梁的自由端產(chǎn)生擾度變化，從而導(dǎo)致粘貼于等強(qiáng)度懸臂梁上下表面的光纖Bragg光柵的Bragg波長產(chǎn)生移位。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)將金屬桿產(chǎn)生的位移轉(zhuǎn)換為對光纖Bragg光柵峰值波長移位的調(diào)制。實(shí)現(xiàn)了位移的在線測量，實(shí)現(xiàn)對位移和溫度的同時(shí)測量。
文檔編號G01B11/02GK201844820SQ201020595900
公開日2011年5月25日 申請日期2010年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月8日
發(fā)明者李偉, 李川 申請人:昆明理工大學(xué)