[發明專利]電機驅動平衡調諧懸臂梁調節架

在審

• 申請號: 201510398420.4
• 申請日: 2015-07-09
• 公開（公告）號: CN105043668A
• 公開（公告）日: 2015-11-11
• 發明（設計）人: 楊康;李國玉;王智慧;李燕;賈素梅;謝飛;鄭文華;劉明生
• 申請（專利權）人: 邯鄲學院
• 主分類號: G01M1/38
• 分類號: G01M1/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種電機驅動平衡調諧懸臂梁調節架，主要是對粘貼在懸臂梁上的布拉格光柵可以進行較為精準的平衡調節的調節架。

背景技術

懸臂梁是較為簡單而又常見的裝置，許多工程結構都可簡化為懸臂梁進行動力學分析，而光纖光柵作為一種應用廣泛的光無源器件，因其體積小、與光線系統兼容性好并可對光波進行選頻等優良特性，在光傳感、光器件領域受到了廣泛關注，在利用光纖布拉格光柵進行傳感、器件研制方面，人們提出了多種設計方法，從對光纖光柵的作用方式的角度來看，有機械式、電磁式、溫度式等。上述方法各有優點，適合不同的系統要求。由于懸臂梁屬于機械式，其形式簡便，易于控制，將懸臂梁結構與光纖光柵相結合，應用于光傳感和光器件中，現已制作出了多種基于縱向應力、橫向應力以及扭轉應力分別作用的、性能良好的光器件。由于懸臂梁結構存在線性效應的同時，還存在非線性效應，而非線性效應不易對光柵中心波長進行控制與分析，對懸臂梁的兩端同時進行調節，能有效減少非線性效應。

發明內容

本發明的目的是提出一種電機驅動平衡調諧懸臂梁調節架，主要利用FBG對機械振動的感知，通過將光譜和懸臂梁結構的改變信息進行對比分析，獲得FBG對應力的敏感性。該調節架的基本結構為懸臂梁。懸臂梁固定在支架上，利用電機拉動吊線，將懸臂梁的兩端同時向下彎曲，使其撓度一致，從而實現對黏貼在懸臂梁上的光纖光柵進行平衡調諧。

本發明是電機驅動平衡調諧懸臂梁調節架，該調節架包括：小型電機一部，底座一個，聯動軸一根，繞子兩個，吊線兩根，吊環兩個，懸臂梁一條，懸臂梁支架（帶刻度）兩根，懸臂梁支點一個，樹脂硬塊兩個，上位機一臺，應變式傳感器一個，其特征在于：電機固定在底座上，電機帶動聯動軸以及繞子，繞子帶動吊環上的吊線下拉懸臂梁的兩端，懸臂梁架在支架上，由于支點的作用，懸臂梁開始向下彎曲成一定弧度，樹脂硬塊固定在懸臂梁上，將布拉格光柵粘貼在樹脂硬塊上，電機開始轉動，帶動吊線向下拉動懸臂梁，同時拉伸粘貼在樹脂硬塊上的布拉格光柵。上位機控制電機的轉速及時間，由于懸臂梁的兩端向下彎曲的弧度是相同的，對光柵的調諧也是均勻的。為了解決懸臂梁對光柵調節的遲滯性和蠕變性，在懸臂梁上粘貼應變式傳感器，實時監測懸臂梁彎曲或伸直的誤差，將誤差信息傳送給上位機，控制懸臂梁進行實時誤差補償。

所述的電機驅動平衡調諧懸臂梁調節架，電機拉動吊線對懸臂梁的調諧是左右對稱的，從而使得粘貼在懸臂梁上的光纖光柵受力平衡，實現均勻調諧。

所述的電機驅動平衡調諧懸臂梁調節架，支架上刻有刻度，精確到1mm，可以通過觀察支架與懸臂梁交點處對應支架上刻度的變化范圍來確定光柵的調諧程度。

所述的電機驅動平衡調諧懸臂梁調節架，上位機控制電機轉動的速度和時間，從而實現對光柵輸出光譜波長的線性自動調諧。

所述的電機驅動平衡調諧懸臂梁調節架，由于粘合劑、樹脂硬塊和懸臂梁不是一種材質，因此拉動的過程中并非是剛性變化，會存在遲滯和蠕變特性，使得調節架的調諧線性度和重復性差。為了解決這一問題，在懸臂梁上貼附應變式傳感器，實時監測懸臂梁彎曲或伸直的誤差，將誤差信息傳送給上位機，控制懸臂梁進行實時誤差補償，這種閉環控制保證了電機驅動平衡調諧懸臂梁調節架的線性度和重復性。

本發明電機驅動平衡調諧懸臂梁調節架的優點在于：（1）懸臂梁兩端受力平衡，調諧左右對稱，使得粘貼在懸臂梁上的光柵受力平衡，實現均勻調諧；（2）基于懸臂梁結構的調節架有較為精確的調諧靈敏度，對于懸臂梁的彎曲程度可精確到1mm；（3）基于懸臂梁結構的調節架受上位機控制，通過控制電機的轉速及時間，控制光柵輸出光譜波長的漂移程度；（4）基于懸臂梁結構的調節架，利用應變式傳感器與上位機構成補償反饋模塊，這種閉環控制保證了電機驅動平衡調諧懸臂梁調節架的線性度和重復性。

附圖說明

圖1電機驅動平衡調諧懸臂梁調節架基本組成結構圖

圖中：1.電機；2.底座；3.聯動軸；4.繞子；5.吊線；6.吊環；7.懸臂梁；8.支架；9.支點；10.樹脂硬塊；11.光纖光柵；12.支架與懸臂梁的交點；13.上位機；14.應變式傳感器。

具體實施方式

本發明公開了電機驅動平衡調諧懸臂梁調節架，用簡單的結構實現了對布拉格光柵平衡、精確調諧的功能。