[實用新型]強度解調(diào)型燈頭扭矩光纖傳感器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020151161.8
• 申請日: 2010-04-02
• 公開（公告）號: CN201653614U
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張樹生;廖劍波;杜國紅;馬學(xué)條;劉楊;董懿
• 申請（專利權(quán)）人: 中國計量學(xué)院;橫店集團得邦照明有限公司
• 主分類號: G01L3/08
• 分類號: G01L3/08
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于測試技術(shù)與光纖傳感領(lǐng)域，具體涉及一種強度解調(diào)型燈頭扭矩光纖傳感器。

背景技術(shù)

國家重視產(chǎn)品安全性能的質(zhì)量規(guī)范，在電子照明行業(yè)，燈頭機械強度的安全指標(biāo)列為國家強制檢測項目；燈頭機械強度性能指標(biāo)抗扭矩力的檢測，國家標(biāo)準(zhǔn)有明確要求。隨著科技的發(fā)展，檢測系統(tǒng)的微型化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化將成為趨勢，傳統(tǒng)的靜態(tài)檢測技術(shù)將被新的動態(tài)在線檢測技術(shù)所替代。

目前使用的燈頭抗扭矩力傳感器一般為應(yīng)變式傳感器，此類傳感器通常采用電阻應(yīng)變片作為傳感元件，存在靈敏度較低、精度不高，在大應(yīng)變力作用下有較大的非線性；輸出信號較微弱、抗干擾能力較差等缺點。伴隨著光纖傳感技術(shù)的廣泛應(yīng)用，新一代燈頭扭矩光纖傳感器研究成果應(yīng)運而生。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的是克服傳統(tǒng)測量設(shè)備精確度不高，不易實現(xiàn)動態(tài)在線檢測的缺陷；提供了一種可在強電磁干擾環(huán)境下長期可靠工作，結(jié)構(gòu)簡單，且成本較低的強度解調(diào)型燈頭扭矩光纖傳感器。

本實用新型所采用的技術(shù)方案如下：

本實用新型包括均質(zhì)圓形轉(zhuǎn)軸、金屬絲、傳感光纖、燈頭夾具、引導(dǎo)光纖。均質(zhì)圓形轉(zhuǎn)軸的任意一端與燈頭夾具固定連接并與燈頭夾具同軸設(shè)置，所述的均質(zhì)圓形轉(zhuǎn)軸的直徑為D??，長度為L，40mm≤D≤50mm，100mm≤L≤150mm；金屬絲斜向緊貼繞置在均質(zhì)圓形轉(zhuǎn)軸表面上，金屬絲與均質(zhì)圓形轉(zhuǎn)軸的軸向的夾角為θ1，30°≤θ₁≤60°，金屬絲的直徑為d，0.3mm≤d≤0.4mm；傳感光纖均勻繞置在均質(zhì)圓形轉(zhuǎn)軸表面上且與金屬絲繞置方向相反，傳感光纖與均質(zhì)圓形轉(zhuǎn)軸的軸向的夾角為θ₂，40°≤θ₂≤50°，傳感光纖繞置圈數(shù)為n，5≤n≤10；所述的金屬絲與傳感光纖在均質(zhì)圓形轉(zhuǎn)軸表面上形成3～8個交叉點。

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點：

1.采用全光纖結(jié)構(gòu)，可在強電磁干擾環(huán)境下長期可靠的工作；

2.直接輸出光強信號，只需簡單的光電轉(zhuǎn)換即可獲得燈頭扭矩值；測量響應(yīng)快，解調(diào)技術(shù)成熟；

3.結(jié)構(gòu)簡單，較應(yīng)變式傳感器，具有更高的精度和較低的成本；

4.有利于實現(xiàn)動態(tài)在線檢測，能促進檢測系統(tǒng)的微型化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化。

附圖說明

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為燈頭扭矩測量實施例示意圖。

圖中：1、均質(zhì)圓形轉(zhuǎn)軸，2、鋼絲，3、多模光纖，4、燈頭夾具，5、引導(dǎo)光纖，6、光源，7、探測器，8、燈具。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步描述：

如圖1所示，一種強度解調(diào)型燈頭扭矩光纖傳感器包括均質(zhì)圓形轉(zhuǎn)軸1、鋼絲2、多模光纖3、燈頭夾具4、引導(dǎo)光纖5。均質(zhì)圓形轉(zhuǎn)軸1為圓形截面、質(zhì)量均勻分布的轉(zhuǎn)軸。燈頭夾具4通過螺母與均質(zhì)圓形轉(zhuǎn)軸的右端固定連接，用以固定燈頭；均質(zhì)圓形轉(zhuǎn)軸采用有機玻璃(或者可選用鋁合金)其直徑為45mm，長度為150mm。鋼絲(或者可選用磷銅絲)與均質(zhì)圓形轉(zhuǎn)軸的軸向呈45°用強力膠504粘貼在均質(zhì)圓形轉(zhuǎn)軸表面上，鋼絲(或者可選用磷銅絲)的直徑為0.35mm；多模光纖與均質(zhì)圓形轉(zhuǎn)軸的軸向呈45°與金屬絲繞置螺旋方向呈反向繞置在均質(zhì)圓形轉(zhuǎn)軸表面上，光纖的兩端用強力膠504粘貼在均質(zhì)圓形轉(zhuǎn)軸表面上；多模光纖的繞置圈數(shù)為6；鋼絲與多模光纖在均質(zhì)圓形轉(zhuǎn)軸表面上形成6個交叉點。

如圖2所示，光源6發(fā)出的光經(jīng)引導(dǎo)光纖5傳輸?shù)蕉嗄９饫w3，被探測器7接收。當(dāng)燈頭夾具4未受外力轉(zhuǎn)動時，多模光纖3與鋼絲2接觸處由于未受到均質(zhì)圓形轉(zhuǎn)軸1的剪應(yīng)變所以不會產(chǎn)生微彎。因此探測器7接收到的透射光的強度沒有變化。

當(dāng)燈具8在順時針力F₁帶動下轉(zhuǎn)動時，通過燈頭夾具4同時帶動均質(zhì)圓形轉(zhuǎn)軸1進行轉(zhuǎn)動。此時在均質(zhì)圓形轉(zhuǎn)軸1的另一端施加一個反作用力F₂來保持均質(zhì)圓形轉(zhuǎn)軸1相對固定，均質(zhì)圓形轉(zhuǎn)軸1因各處產(chǎn)生剪應(yīng)變使多模光纖3與鋼絲2接觸處產(chǎn)生微彎。燈頭施加的扭矩不同，光纖的微彎曲率脈沖峰值、寬度變化不同，由此造成透過多模光纖3的光功率損耗亦不同。這種扭矩的作用使得通過多模光纖的光強受到調(diào)制。通過測量多模光纖3微彎后其透射光強度的變化，就可以得到燈頭的扭矩值。

本實用新型中光纖的光路是完全密封的，具有抗電磁干擾、高靈敏度以及不干擾被測現(xiàn)場等特點，適合在燈具生產(chǎn)車間等惡劣環(huán)境下進行測量；相比傳統(tǒng)的燈頭扭矩傳感器，采用多模光纖作為測量元件更易于實現(xiàn)燈頭扭矩的動態(tài)在線檢測，且具有更高的精度和更低的成本。