[發(fā)明專利]基于碳纖維材料的光纖傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310431186.1
• 申請日: 2013-09-22
• 公開（公告）號: CN103542871A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 于海鷹;魏謙;王猛;秦旭輝;李琪;袁曉寧;雷淑忠;劉知春
• 申請（專利權(quán)）人: 山東建筑大學
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 褚慶森

1.一種基于碳纖維材料的光纖傳感器，包括內(nèi)部為空腔的環(huán)形框架（1），所述環(huán)形框架的一側(cè)固定有固定板（2）；其特征在于：所述環(huán)形框架的內(nèi)部空腔中設(shè)置有螺旋凸輪（3）、探測臂（6）、懸臂梁（7）和支撐彈簧（11），螺旋凸輪通過固定軸（4）轉(zhuǎn)動地設(shè)置于固定板（2）上，螺旋凸輪上固定有可繞固定軸轉(zhuǎn)動的齒輪（5）；懸臂梁固定于環(huán)形框架上，懸臂梁的上、下兩表面上分別貼有完全相同的上光纖光柵（8）、下光纖光柵（9），上光纖光柵和下光纖光柵形成光纖測量元件（22）；探測臂的一端設(shè)置有與齒輪相嚙合的齒條（10），另一端伸出于環(huán)形框架（1）；懸臂梁處于水平位置時螺旋凸輪處于初始位置，且此時螺旋凸輪與懸臂梁相接觸；支撐彈簧下端固定于環(huán)形框架上，上端與懸臂梁相接觸，支撐彈簧處于始終迫使懸臂梁壓向螺旋凸輪的狀態(tài)；固定板通過多個第一固定螺釘（12）固定于建筑墻體（16）上，探測臂上遠離齒輪的一端通過第二固定螺釘（13）固定于建筑墻體上，第一固定螺釘、第二固定螺釘位于墻體裂縫（28）的兩側(cè)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于碳纖維材料的光纖傳感器，其特征在于：設(shè)螺旋凸輪（3）與懸臂梁（7）的接觸點距離固定軸（4）的中心的距離為R，則R=KA；其中，K為螺旋凸輪的螺旋常數(shù)，A為螺旋凸輪相對于初始位置轉(zhuǎn)動的角度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于碳纖維材料的光纖傳感器，其特征在于：所述環(huán)形框架（1）的內(nèi)外兩側(cè)分別設(shè)置有內(nèi)層碳纖維布（15）和外層碳纖維布（17），內(nèi)層碳纖維布、外層碳纖維布的邊緣分別設(shè)置有與墻面碳纖維布（18）相連接的多塊內(nèi)層碳纖維布觸角（19）、多塊外層碳纖維布觸角（20）。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于碳纖維材料的光纖傳感器，其特征在于：所述環(huán)形框架（1）上設(shè)置有便于探測臂（6）通過的開口，該開口處設(shè)置有對探測臂進行限位的兩限位塊（14）。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于碳纖維材料的光纖傳感器，其特征在于：包括起信號采集和數(shù)據(jù)運算的微處理器（21），所述光纖測量元件（22）的輸出經(jīng)光譜測量模塊（24）、信號處理電路（23）后輸入至微處理器的輸入端，微處理器的輸出端連接有信息顯示模塊（26）；微處理器連接有電源模塊（25）和控制按鍵模塊（27）。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于碳纖維材料的光纖傳感器，其特征在于：所述環(huán)形框架（1）和固定板（2）為硬質(zhì)碳纖維板材料。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于碳纖維材料的光纖傳感器，其特征在于：所述螺旋凸輪（3）上固定有角度測量桿（29），角度測量桿用于測量建筑內(nèi)相關(guān)存在角度的變化以及閥門開度、風量開關(guān)開度以及電力通信領(lǐng)域的混凝土工程基礎(chǔ)設(shè)施，及架空線路搖擺情況；通過更換齒條（10）和齒輪（5）的尺寸，可實現(xiàn)不同的測量精度和范圍。

8.一種基于碳纖維材料的光纖傳感器，包括內(nèi)部為空腔的環(huán)形框架（1），所述環(huán)形框架的一側(cè)固定有固定板（2）；其特征在于：所述環(huán)形框架的內(nèi)部空腔中設(shè)置有探測臂（6）、懸臂梁（7）和轉(zhuǎn)動螺桿（30），懸臂梁固定于環(huán)形框架上，懸臂梁的上、下兩表面上分別貼有完全相同的上光纖光柵（8）、下光纖光柵（9），上光纖光柵和下光纖光柵形成光纖測量元件（22）；探測臂的一端設(shè)置有齒條（33），另一端伸出于環(huán)形框架（1）；轉(zhuǎn)動螺桿通過軸承（32）與固定板相固定，轉(zhuǎn)動螺桿上固定有與齒條（33）相嚙合的齒輪（31）；所述轉(zhuǎn)動螺桿的頂端固定有用于表征轉(zhuǎn)動螺桿轉(zhuǎn)動角度的角度測量桿（29），轉(zhuǎn)動螺桿的上部固定有幅齒輪（32），幅齒輪與開度傳動桿（35）相嚙合；當懸臂梁處于水平位置時，齒輪（31）的轉(zhuǎn)動角度為0rad，設(shè)轉(zhuǎn)動螺桿的螺距為L，則懸臂梁距離水平位置的距離???????????????????????????????????????????????與齒輪轉(zhuǎn)動的角度之間滿足：。