[發明專利]光柵瞬態應變傳感器傳感裝置

無效

• 申請號: 201210165816.0
• 申請日: 2012-05-25
• 公開（公告）號: CN102679901A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 李建欣;朱日宏;王志國;倪家偉;金亞方;秦北志;黃慧
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

技術領域

本發明屬于光學精密測試領域，特別是一種光柵瞬態應變傳感器傳感裝置。

背景技術

在國外，對發射動力學的研究已經有二十多年的歷史。為了測量發射過程中炮身和彈丸的復雜運動及其相互關聯，研制了各種各樣光學的、電學的或光電結合的測量系統。近年來，國內關于發射動力學的研究有了很大進步，并已取得了一些成果。但是由于發射過程的復雜性，要精確地測量出發射過程中各種物理量比如發射軌道外臂的應變大小是很困難的，這阻礙了發射動力學的發展，因此要求研究出更為先進的測試技術來解決這一難題。

傳統的應變測量領域應用最為廣泛的是電阻應變片加應變儀的測量方法。它通過在被測物體表面貼電阻應變片或安裝基于電阻應變片原理制造的電阻應變式傳感器來測量物體在外力作用下所產生應變值大小的一種測量方法，由電阻應變片、電阻應變測量儀以及導線組成一個基本測量系統，通過對應變值測量、計算和分析得到物體的應力狀態。在許川江的“電阻應變測量技術在施工中的應用”一文（安徽建筑，2008年第二期，p127-130）中，作者詳細介紹了電阻應變測量方法在工程技術測量領域的應用，雖然通過選擇合適的電路接法，適用的儀器，細心的操作，并對數據進行認真的分析，應變儀可以測出微小的電阻變化但是在測量過程中對系統的任何擾動，比如觸碰線路，導線隨風擺動，機械震動都會使儀器數字發生變化，從而影響測試精度。

近年來，光纖光柵的傳感研究已相當廣泛，尤其是應變和溫度傳感備受關注。其中地球物理中的地震檢波器，環境工程中的巖石變形，橋梁，以及大型建筑結構的狀態檢測等低應變方面已經取得令人鼓舞的成效。而另一類問題，如機械沖擊，槍彈射擊和爆破等高應變的研究卻相對遲緩。這一則由于高應變的響應速度給解調增加了難度，再者是來自傳統成熟傳感技術的競爭。在天津大學王為的學位論文《光纖Bragg光柵在動態應變信號檢測中的應用研究》和浙江大學吳曉東博士的學位論文《光纖Bragg光柵應變傳感技術及其應用研究》中，都詳細介紹了光纖光柵傳感器的原理和在動態測量系統中的優勢，在傳感器的選擇，電路的選擇，解調方法的選擇上都做了深入的研究和模擬實驗，歸納出窄帶光源、光纖光柵加光譜儀的方法，測量精度和相應頻率都有了一定的保證，但由于是選用窄帶光源，且采用光譜儀進行信號解調，所以價格昂貴，操作復雜。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠大幅度避免測量過程中的擾動對測量結果的影響，且成本低廉，操作簡單、測量范圍能達到????????????????????????????????????????????????，測量誤差控制在4%以內的光柵瞬態應變傳感器傳感裝置。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種光柵瞬態應變傳感器傳感裝置，本裝置由ASE光源、耦合器、光纖Bragg光柵、全光纖馬赫-曾德干涉儀和光電探測器構成；多條光纖Bragg光柵等距離的布設在炮管外壁，光纖Bragg光柵數目根據耦合器的輸出端的數目決定，ASE光源的輸出端與耦合器的輸入端連接，耦合器的多個輸出端分別連接相同的光路，并通過光路與多個全光纖馬赫-曾德干涉儀的光源輸入端相連，多個全光纖馬赫-曾德干涉儀的應變輸入端分別和多條光纖Bragg光柵相連，全光纖馬赫-曾德干涉儀的輸出端連接光電探測器。

本發明與現有技術相比，其顯著優點：

（1）本發明采用全光纖器件，無外光路調試，操作簡便，保證了在電磁發射軌道觸發時，測試系統在強電磁場工作環境下的抗干擾能力。

（2）本發明的高速數據采集裝置能夠保證實時輸出應變—時間曲線；另外由于采集裝置的實時性，還可附帶測量彈丸膛內平均速度，并實時輸出結果。

下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。

附圖說明

圖1是根據本發明提出的電磁發射軌道外臂應變測量裝置示意圖。

具體實施方式

本發明作為一種電磁發射軌道應變測量裝置，可用作武器發射軌道應變的瞬態實時測量。設計原理科學，結構清晰，各部件加工方便。而且，由于設計過程中充分考慮了如何便于在干涉儀中進行安裝和調試，因此整個構件具備小型化、輕量化的特點。只要將光纖光柵粘貼在被測物體便面，即可實時精確的測量物體發生的瞬態應變。