[實(shí)用新型]剖分式等強(qiáng)度梁光纖光柵加速度傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720817256.0
• 申請(qǐng)日: 2017-07-06
• 公開（公告）號(hào): CN207050844U
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊永春;聶修逸;陳常龍;崔銀峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國海洋大學(xué)
• 主分類號(hào): G01H9/00
• 分類號(hào): G01H9/00;G01P15/03
• 代理公司: 青島中天匯智知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司37241
• 代理人: 雷斐

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及振動(dòng)測試領(lǐng)域，尤其是一種剖分式等強(qiáng)度梁光纖光柵加速度傳感器。

背景技術(shù)

振動(dòng)問題廣泛存在于生活和生產(chǎn)當(dāng)中，建筑物、機(jī)器等在內(nèi)界或者外界的激勵(lì)下就會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。而機(jī)械振動(dòng)常常會(huì)破壞機(jī)械的正常工作，甚至?xí)档蜋C(jī)械的使用壽命并對(duì)機(jī)器造成不可逆的損壞。多數(shù)的機(jī)械振動(dòng)是有害的。隨著現(xiàn)代工業(yè)和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)各種儀器設(shè)備提出了低振級(jí)和低噪聲的要求，以及對(duì)主要生產(chǎn)過程或重要設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測、診斷，對(duì)工作環(huán)境進(jìn)行控制等等。因而對(duì)振動(dòng)的研究不僅有利于改善生活環(huán)境和生活水平，也有助于提高機(jī)械設(shè)備的使用壽命，提高生產(chǎn)效率。正因如此振動(dòng)測試在生產(chǎn)和科研等多方面都有著十分重要的地位。為了控制振動(dòng)，將振動(dòng)給人們帶來的危害降至最低，需要了解振動(dòng)的特性和規(guī)律，對(duì)振動(dòng)進(jìn)行測試和研究。

加速度傳感器因靈敏度高、測量頻帶寬、測試量程大等優(yōu)點(diǎn)在振動(dòng)測試領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。常用的加速度傳感器主要包括：懸臂梁即彈性元件、質(zhì)量塊、敏感元件。懸臂梁的主要作用是連接質(zhì)量塊和基體，將外部振動(dòng)通過敏感元件轉(zhuǎn)變?yōu)樘卣鲄?shù)的變化量。懸臂梁剛度的大小決定了結(jié)構(gòu)的量程和固有頻率。

加速度的測量具有方向性，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)容易受到其它方向分量的干擾，盡可能降低橫向及扭轉(zhuǎn)干擾是實(shí)際應(yīng)用中必須解決的問題。常用的加速度傳感器彈性元件為單個(gè)懸臂梁，其在非測量方向的抗扭能力差，橫向效應(yīng)較大，對(duì)測量結(jié)果帶來不利影響。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提出了一種剖分式等強(qiáng)度梁光纖光柵加速度傳感器，該傳感器靈敏度高，抗扭剛度大，橫向效應(yīng)小。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種剖分式等強(qiáng)度梁光纖光柵加速度傳感器，包括基座、質(zhì)量塊、光纖光柵和剖分式等強(qiáng)度梁，還包括增敏部，增敏部包括沿豎直方向設(shè)置的兩個(gè)平行的增敏板，兩增敏板包括增敏板Ⅰ和增敏板Ⅱ，增敏板Ⅰ與質(zhì)量塊固定連接，增敏板Ⅱ與基座固定連接，剖分式等強(qiáng)度梁設(shè)置在兩增敏板之間，剖分式等強(qiáng)度梁的一端與增敏板Ⅰ固定連接，剖分式等強(qiáng)度梁的另一端與增敏板Ⅱ固定連接，豎直方向上增敏板的厚度大于等強(qiáng)度梁的厚度；

所述剖分式等強(qiáng)度包括兩根對(duì)稱梁，兩對(duì)稱梁之間存在距離且呈對(duì)稱設(shè)置；

所述增敏板Ⅰ和增敏板Ⅱ之間設(shè)有光纖光柵，光纖光柵的兩端分別與增敏板Ⅰ和增敏板Ⅱ固定連接。

本實(shí)用新型中，所述剖分式等強(qiáng)度梁的設(shè)置方法如下所述：

(1)將一根等強(qiáng)度梁沿中心線剖分為兩根大小相同的對(duì)稱梁；

(2)將兩根對(duì)稱梁分開一定的距離，并對(duì)稱固定在兩增敏板之間。

所述光纖光柵位于兩對(duì)稱梁之間。

所述增敏板的上表面可以位于對(duì)稱梁的上表面的上方，增敏板的下表面也可以位于對(duì)稱梁的下表面的下方。此時(shí)在增敏板的單側(cè)設(shè)置光纖光柵，即兩增敏板之間固定連接有一根光纖光柵。

另外，所述增敏板的上表面位于對(duì)稱梁的上表面的上方，同時(shí)增敏板的下表面位于對(duì)稱梁的下表面的下方。此時(shí)可以在增敏板的單側(cè)設(shè)置光纖光柵，即兩增敏板之間固定連接有一根光纖光柵；也可以在增敏板的上下兩側(cè)同時(shí)設(shè)置光纖光柵，即兩增敏板之間固定連接有兩根光纖光柵。

本實(shí)用新型的有益效果：

(1)通過設(shè)置增敏板Ⅰ和增敏板Ⅱ，根據(jù)梁的平截面假設(shè)，離中性層距離越大，應(yīng)變?cè)酱螅虼斯饫w光柵傳感器測取的應(yīng)變值大于等強(qiáng)度梁表面的應(yīng)變，因此該增敏部將剖分式等強(qiáng)度梁的應(yīng)變進(jìn)行放大，增加了傳感器的靈敏度；

(2)由于在相同位置處，剖分前的一根等強(qiáng)度梁和剖分后的兩根對(duì)稱梁在測試方向的剖面模數(shù)相等，因此在相同載荷作用下兩根對(duì)稱梁產(chǎn)生的垂向變形與剖分前一致，但由于兩根對(duì)稱梁之間存在一定的距離，因此兩根對(duì)稱梁的橫向剖面模數(shù)大于剖分前等強(qiáng)度梁的剖面模數(shù)、兩根對(duì)稱梁的抗扭剛度大于剖分前等強(qiáng)度梁的抗扭剛度；

(3)光纖光柵設(shè)置在兩對(duì)稱梁之間的間隙內(nèi)，便于光纖光柵的安裝；

(4)當(dāng)光纖光柵呈上、下布置時(shí)，可以使該加速傳感器的靈敏度提高一倍。

綜上所述，該加速度傳感器靈敏度高，抗扭剛度大，橫向效應(yīng)小。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1基座；2增敏部；3質(zhì)量塊；4光纖光柵；5剖分式等強(qiáng)度梁。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。

實(shí)施例1