[發(fā)明專利]一種基于微位移放大機(jī)構(gòu)的增敏型光纖光柵應(yīng)變傳感器

有效

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• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN109458946B
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賈書海;彭俊;周星;金一鳴;陳繼忠
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué);中國電力科學(xué)研究院有限公司
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

本發(fā)明公開了一種基于微位移放大機(jī)構(gòu)的增敏型光纖光柵應(yīng)變傳感器，屬于光纖光柵傳感器技術(shù)，解決了普通光纖光柵應(yīng)變傳感器靈敏度不高，無法準(zhǔn)確測量結(jié)構(gòu)的微小應(yīng)變的問題。本發(fā)明的增敏型光纖光柵應(yīng)變傳感器，包括上層保護(hù)殼、增敏放大機(jī)構(gòu)、底層保護(hù)殼和光纖光柵；增敏放大機(jī)構(gòu)的兩個連接凸臺能透過底層保護(hù)殼內(nèi)的長方形孔口與被測物體相連接。增敏放大機(jī)構(gòu)還設(shè)有一級杠桿和二級杠桿，被測物體產(chǎn)生的微小位移經(jīng)過兩級放大并傳遞到安裝在光柵安裝槽中的光纖光柵上。該傳感器增敏效果顯著，使用范圍廣，適用于結(jié)構(gòu)的微小應(yīng)變測量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光纖光柵傳感器技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種增敏型光纖光柵應(yīng)變傳感器，具體涉及一種基于微位移放大機(jī)構(gòu)的增敏型光纖光柵應(yīng)變傳感器。

背景技術(shù)

對于一些微小應(yīng)變的測量，所用的應(yīng)變傳感器需達(dá)到足夠高的靈敏度，普通的光纖光柵應(yīng)變測量傳感器沒有足夠的靈敏度，不再適用于結(jié)構(gòu)的微小應(yīng)變測量。目前，不少光纖光柵應(yīng)變傳感器選用增敏材料來提高靈敏度，但是其最大增敏倍數(shù)為5倍左右，這種方式對于應(yīng)變傳感器的靈敏度提升能力差，且對增敏材料要求高。

為了提高靈敏度，現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)了一種基片式光纖光柵應(yīng)變傳感器增敏結(jié)構(gòu)，但是這種增敏結(jié)構(gòu)的光纖光柵應(yīng)變傳感器的體積過大。現(xiàn)有技術(shù)中還出現(xiàn)了一種鈦合金基片式封裝的光纖光柵應(yīng)變傳感器，但是這種增敏結(jié)構(gòu)的傳感器的靈敏度提升效果并不顯著。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種增敏型光纖光柵應(yīng)變傳感器，該傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，體積小，使用方便，且增敏效果顯著，適用于結(jié)構(gòu)的微小應(yīng)變測量。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明公開的一種基于微位移放大機(jī)構(gòu)的增敏型光纖光柵應(yīng)變傳感器，包括可拆卸相連的上層保護(hù)殼和底層保護(hù)殼，以及置于上層保護(hù)殼和底層保護(hù)殼之間的增敏放大機(jī)構(gòu)，且增敏放大機(jī)構(gòu)上安裝有光纖光柵；

所述增敏放大機(jī)構(gòu)包括一級杠桿、二級杠桿和兩個平行設(shè)置的連接凸臺，一級杠桿和二級杠桿相連，且一級杠桿分別與兩個連接凸臺相連，二級杠桿與位于下方的連接凸臺相連；

光纖光柵安裝于連接凸臺表面開設(shè)的光柵安裝槽中；底層保護(hù)殼開設(shè)有兩個孔口，連接凸臺通過孔口穿過底層保護(hù)殼底面與被測物體相連；

當(dāng)被測物體受力產(chǎn)生應(yīng)變時，兩個連接凸臺之間產(chǎn)生相對位移，相對位移通過一級杠桿和二級杠桿傳遞至光纖光柵上。

優(yōu)選地，光柵安裝槽開設(shè)于連接凸臺的中軸線上，且光柵安裝槽端部設(shè)有光柵固定臺，光柵安裝槽兩側(cè)的杠桿結(jié)構(gòu)相同，且呈對稱布置。

進(jìn)一步優(yōu)選地，連接凸臺包括上連接凸臺和下連接凸臺，一級杠桿的一端通過第一平衡塊和2個正圓弧型柔性鉸鏈與二級杠桿相連，另一端通過2個正圓弧形柔性鉸鏈和第二平衡塊與下連接凸臺連接；一級杠桿中部上方通過正圓弧形柔性鉸鏈與上連接凸臺連接；二級杠桿的一端通過正圓弧型柔性鉸鏈與光柵固定臺相連，另一端通過正圓弧型柔性鉸鏈和Z型連接板與下連接凸臺相連。

優(yōu)選地，兩個連接凸臺的一側(cè)均設(shè)有隔離塊。

優(yōu)選地，光柵安裝槽為半圓形槽，在上層保護(hù)殼一側(cè)邊上開設(shè)半圓形的上光纖通口，在底層保護(hù)殼同側(cè)位置處對應(yīng)開設(shè)半圓形的下光纖通口，當(dāng)上層保護(hù)殼和底層保護(hù)殼固定相連時，上光纖通口和下光纖通口配合形成供包覆有光柵保護(hù)套的光纖光柵穿過的圓形通口。

優(yōu)選地，兩個連接凸臺上各開設(shè)2個用于固定待測物體的螺紋孔。

優(yōu)選地，連接凸臺為長方形，底層保護(hù)殼上的孔口為長方形孔口。

優(yōu)選地，上層保護(hù)殼上固定有四個上圓柱臺，每個上圓柱臺都開有沉頭螺釘孔，底層保護(hù)殼上固定有四個下圓柱臺，每個下圓柱臺都開有螺紋孔，上層保護(hù)殼與底層保護(hù)殼通過沉頭螺釘可拆卸相連。