[發明專利]一種光纖光柵傾角傳感器

在審

• 申請號: 201911093165.7
• 申請日: 2019-11-11
• 公開（公告）號: CN110672067A
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 張華;胡賓鑫;宋廣東;朱峰;劉統玉;王紀強
• 申請（專利權）人: 山東省科學院激光研究所
• 主分類號: G01C9/02
• 分類號: G01C9/02
• 代理公司: 11363 北京弘權知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 逯長明;許偉群

1.一種光纖光柵傾角傳感器，其特征在于，包括傳感器基座、光纖光柵組、鉸鏈組、質量塊和計算單元；所述傳感器基座固定在被測結構上，所述光纖光柵組設置在所述傳感器基座上，所述傳感器基座與所述質量塊通過所述鉸鏈組連接；

所述光纖光柵組包括第一光纖光柵和第二光纖光柵，所述鉸鏈組包括第一鉸鏈和第二鉸鏈，所述第一鉸鏈與第一光纖光柵對應連接，所述第二鉸鏈與第二光纖光柵對應連接；

當所述被測結構發生傾斜時，所述質量塊帶動所述第一鉸鏈和所述第二鉸鏈轉動，使光纖光柵組的受力發生變化，所述計算單元用于根據第一光纖光柵和第二光纖光柵的波長漂移量，解析所述被測結構傾斜的角度。

2.根據權利要求1所述的光纖光柵傾角傳感器，其特征在于，所述第一光纖光柵和所述第二光纖光柵對稱分布在所述質量塊的中心線兩側，所述第一光纖光柵與所述第二光纖光柵相同。

3.根據權利要求1或2所述的光纖光柵傾角傳感器，其特征在于，所述第一鉸鏈的中心和所述第二鉸鏈的中心對稱分布在所述質量塊的中心線兩側，所述第一鉸鏈與所述第二鉸鏈相同。

4.根據權利要求3所述的光纖光柵傾角傳感器，其特征在于，所述計算單元按照如下關系解析所述被測結構傾斜的角度：

式中，Δλ₁為第一光纖光柵的波長漂移量，Δλ₂為第二光纖光柵的波長漂移量，m為所述質量塊的質量，單位為Kg，g＝9.8N/Kg，d為所述質量塊的質心與所述第一鉸鏈的中心之間的距離，K為第一鉸鏈或第二鉸鏈的轉動剛度，θ為所述被測結構傾斜的角度，k為第一光纖光柵或第二光纖光柵的彈性系數，a₁為第一光纖光柵與第二光纖光柵之間的距離。

5.根據權利要求4所述的光纖光柵傾角傳感器，其特征在于，第一鉸鏈或第二鉸鏈的轉動剛度K為：

式中，E為第一鉸鏈或第二鉸鏈的彈性模量，i為所述光纖光柵傾角傳感器的整體厚度，R為第一鉸鏈或第二鉸鏈的半徑，s＝R/i。

6.根據權利要求1所述的光纖光柵傾角傳感器，其特征在于，所述第一鉸鏈和所述第二鉸鏈采用柔性鉸鏈結構。