專利名稱：基于光纖布拉格光柵的傾角傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種基于光纖布拉格光柵的傾角傳感器，屬于結(jié)構(gòu)傾角測量及光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，傾角傳感器從工作原理上可分為氣體擺式、液體擺式、固體擺式三種。氣體擺式有較強(qiáng)的抗振動或沖擊能力，但氣體運(yùn)動控制比較復(fù)雜，且測量精度不高。液體擺式傾角傳感器系統(tǒng)穩(wěn)定，在高精度系統(tǒng)中，應(yīng)用較為廣泛，但測量范圍較小，對測量環(huán)境要求也較高。固體擺傾角傳感器有明確的擺長和擺心，而在實(shí)用中產(chǎn)品類型較多為電磁擺式，其產(chǎn)品測量范圍、精度及抗過載能力較高，在工程中應(yīng)用也較為廣泛，但易受電磁干擾，且在連續(xù)性、實(shí)時性和測量靈敏度等方面也越來越難以滿足現(xiàn)今的監(jiān)測要求。華中科技大學(xué)的研究學(xué)者[伍賢智，仁偉新，“一種新型光纖光柵傾角傳感器的研制”，華中科技大學(xué)學(xué)報，25 (4)，332-334 (2008)]提出了一種用于土木工程監(jiān)測的光纖光柵傾角測量方法，和傳統(tǒng)的機(jī)械式、電磁式等測量方法相比，設(shè)計成本和結(jié)構(gòu)復(fù)雜度有一定的改善，但該種方法依然存在以下技術(shù)問題和缺陷①由于擺錘直接套在軸上，通過繞軸的偏轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)傾角測量，而實(shí)際傾角測量時，特別是測量精度要求很高的場合下，擺錘與軸之間的摩擦力以及擺錘與應(yīng)變梁的固定方式均會給測量帶來很大的不確定性誤差，從而限制了傳感器的實(shí)際應(yīng)用；②由于測量靈敏度的限制，該傳感器僅適用于小角度測量，不能根據(jù)實(shí)際工程需要擴(kuò)大量程檢測范圍。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服已有技術(shù)的不足和缺陷，提出一種測量精度高且具有溫度自補(bǔ)償?shù)幕诠饫w布拉格光柵的傾角傳感器。且該傳感器可根據(jù)工程實(shí)際需要通過更換不同尺寸的薄壁式等截面金屬梁來改變傳感器的檢測靈敏度。一種基于光纖布拉格光柵的傾角傳感器，包括固定底板、固定于固定底板上的固定壓塊、薄壁式等截面金屬梁，該薄壁式等截面金屬梁上端通過一活動壓塊及螺釘與上述固定壓塊配合安裝于固定底板上，薄壁式等截面金屬梁下端另一螺釘和另一活動壓塊與質(zhì)量塊固定在一起；上述薄壁式等截面金屬梁上兩側(cè)的相對位置分別貼有兩根參數(shù)相同的光纖布拉格光柵。一種基于光纖布拉格光柵傾角傳感器的傾角測量方法，包括以下過程(a)、預(yù)測被測結(jié)構(gòu)傾斜運(yùn)動平面；(b)、將光纖布拉格光柵傾角傳感器豎直地固定于被測結(jié)構(gòu)上，且該傳感器的固定底板與上述傾斜運(yùn)動平面平行；(C)、當(dāng)被測結(jié)構(gòu)偏離豎直平面產(chǎn)生傾角時，薄壁式等截面金屬梁的上端由于被固定在固定底板上而保持相對位置不變，而緊密連接在一起的質(zhì)量塊和薄壁式等截面金屬梁下端會由于重力的作用而克服薄壁式等截面金屬梁上端拉力保持豎直向下，這樣薄壁式等截面金屬梁就會因不同傾角導(dǎo)致不同形變；(d)、粘貼在薄壁式等截面金屬梁表面的第一光纖布拉格光柵和第二光纖布拉格光柵會因?yàn)楸”谑降冉孛娼饘倭旱牟煌巫儺a(chǎn)生不同的軸向伸縮，從而導(dǎo)致的布拉格光柵中心波長的漂移，根據(jù)中心波長的變化與傾角的對應(yīng)關(guān)系即可檢測出傾角的大小和方向； 具體公式如下
權(quán)利要求1. 一種基于光纖布拉格光柵的傾角傳感器，其特征在于包括固定底板(12)、固定于固定底板(12)上的固定壓塊(6)、還包括薄壁式等截面金屬梁(9)，該薄壁式等截面金屬梁(9 )上端通過第一活動壓塊(10 )及第五螺釘(11)與上述固定壓塊配合安裝于固定底板 (12)上，還包括通過第六螺釘(15)和第二活動壓塊(16)固定于薄壁式等截面金屬梁(9)下端的質(zhì)量塊(17)；上述薄壁式等截面金屬梁(9)上兩側(cè)的相對位置分別貼有第一光纖布拉格光柵(13)和第二光纖布拉格光柵(14)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種基于光纖布拉格光柵的傾角傳感器，屬結(jié)構(gòu)傾角測量技術(shù)領(lǐng)域。包括固定底板(12)、固定壓塊(6)、還包括薄壁式等截面金屬梁(9)，該薄壁式等截面金屬梁(9)上端通過第一活動壓塊(10)及第五螺釘(11)與上述固定壓塊配合安裝于固定底板(12)上，還包括通過第六螺釘(15)和第二活動壓塊(16)固定于薄壁式等截面金屬梁(9)下端的質(zhì)量塊(17)；上述薄壁式等截面金屬梁(9)上兩側(cè)相對位置分別貼有第一光纖布拉格光柵(13)和第二光纖布拉格光柵(14)。本實(shí)用新型測量精度高且具有溫度自補(bǔ)償功能。
文檔編號G01C9/12GK202083389SQ20112023673
公開日2011年12月21日 申請日期2011年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月23日
發(fā)明者葉婷, 孫瑋, 張少華, 曾捷, 梁大開 申請人:南京航空航天大學(xué)