[實用新型]一種光纖光柵式三維力傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201921992575.0
• 申請日: 2019-11-18
• 公開（公告）號: CN210487142U
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發(fā)明（設計）人: 孫世政;廖超;李潔;何澤銀
• 申請（專利權）人: 重慶交通大學
• 主分類號: G01L5/166
• 分類號: G01L5/166;G01L1/24
• 代理公司: 北京盛凡智榮知識產權代理有限公司 11616
• 代理人: 戴秀秀

1.一種光纖光柵式三維力傳感器，其特征在于：包括上彈性盤、下彈性盤、傳力柱及光纖光柵組件；

所述上彈性盤包括內設有空腔的盤體Ⅰ及位于空腔中的平面應變梁Ⅰ，所述平面應變梁Ⅰ呈十字形結構并具有四個分支梁Ⅰ，四個所述分支梁Ⅰ的外端均連接于盤體Ⅰ內壁，所述平面應變梁Ⅰ的中心設有用于供傳力柱穿過的通孔Ⅰ；

所述下彈性盤包括內設有空腔的盤體Ⅱ及位于空腔中的平面應變梁Ⅱ，所述平面應變梁Ⅱ呈十字形結構并具有四個分支梁Ⅱ，四個所述分支梁Ⅱ的外端均連接于盤體Ⅱ內壁，所述盤體Ⅰ與盤體Ⅱ之間通過支撐組件相連接，所述平面應變梁Ⅱ平行于平面應變梁Ⅰ設置且四個分支梁Ⅱ分別對應設于四個分支梁Ⅰ的正下方；

所述傳力柱為可沿徑向彎曲及軸向伸縮的彈性立柱結構，傳力柱的下端垂直連接在平面應變梁Ⅱ的中心、上端從通孔Ⅰ穿出，且傳力柱與通孔Ⅰ之間間隙配合；

所述光纖光柵組件包括通過光纖依次連接的第一光纖光柵、第二光纖光柵、第三光纖光柵及第四光纖光柵，所述第一光纖光柵、第二光纖光柵分別連接在平面應變梁Ⅰ的相垂直的兩個分支梁Ⅰ上，所述第三光纖光柵懸浮置于盤體Ⅰ與盤體Ⅱ之間，所述第四光纖光柵連接在一分支梁Ⅱ上并位于第二光纖光柵正下方。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種光纖光柵式三維力傳感器，其特征在于：所述盤體Ⅰ與平面應變梁Ⅰ為一體結構且采用彈性材料制成。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種光纖光柵式三維力傳感器，其特征在于：所述盤體Ⅱ與平面應變梁Ⅱ為一體結構且采用彈性材料制成。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種光纖光柵式三維力傳感器，其特征在于：所述分支梁Ⅰ和分支梁Ⅱ均為相同的工字梁結構。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種光纖光柵式三維力傳感器，其特征在于：四個所述分支梁Ⅰ的內端連接處形成中心圓臺Ⅰ，所述通孔Ⅰ與中心圓臺Ⅰ同軸設置。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種光纖光柵式三維力傳感器，其特征在于：四個所述分支梁Ⅱ的內端連接處形成中心圓臺Ⅱ，所述中心圓臺Ⅱ同軸設置有第一螺孔，所述傳力柱的下端設有與第一螺孔配合螺接的第一螺紋部。

7.根據(jù)權利要求1所述的一種光纖光柵式三維力傳感器，其特征在于：所述第一光纖光柵、第二光纖光柵分別粘貼于相應分支梁Ⅰ的上表面且靠近平面應變梁Ⅰ的中心設置，所述第四光纖光柵粘貼于分支梁Ⅱ的上表面且靠近平面應變梁Ⅱ的中心設置。

8.根據(jù)權利要求1至7任一項所述的一種光纖光柵式三維力傳感器，其特征在于：該傳感器還包括用于承受載荷的加載帽，所述加載帽內設有第二螺孔，所述傳力柱的上端設有與第二螺孔配合螺接的第二螺紋部，所述加載帽與傳力柱連接穩(wěn)固后與平面應變梁Ⅰ之間具有設定間距。

9.根據(jù)權利要求1至7任一項所述的一種光纖光柵式三維力傳感器，其特征在于：所述支撐組件包括四根剛性結構的支撐桿，四根支撐桿沿周向均勻設置且其上端固定于盤體Ⅰ、下端固定于盤體Ⅱ。

10.根據(jù)權利要求9所述的一種光纖光柵式三維力傳感器，其特征在于：所述盤體Ⅰ上設有與各支撐桿一一對應的第三螺孔，所述支撐桿的上端同軸伸入第三螺孔并螺紋連接；所述盤體Ⅱ上設有與各支撐桿一一對應的通孔Ⅱ，所述支撐桿的下端同軸伸入通孔Ⅱ并通過位于通孔Ⅱ上下兩端的螺母定位；所述盤體Ⅱ上位于相鄰兩通孔Ⅱ之間還設有用于安裝傳感器的安裝孔。