[發(fā)明專利]基于離軸互連器的光纖光柵動態(tài)扭矩測量裝置及測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210583027.2
• 申請日: 2022-05-26
• 公開（公告）號: CN115014606B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃銀國;昂晨晨
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: G01L3/08
• 分類號: G01L3/08;G01L5/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 杜文茹

1.一種基于離軸互連器的光纖光柵動態(tài)扭矩測量裝置，包括有用于提供測量光源的ASE寬帶光源（1）和根據(jù)接收的反射光信號得到被測彈性軸（2）動態(tài)扭矩測量結(jié)果的光纖光柵解調(diào)儀（3），其特征在于，還設(shè)置有離軸互連器，所述的離軸互連器是由平面圓盤（6）和錐柱形圓盤（7）構(gòu)成，所述錐柱形圓盤（7）的錐底面直徑與平面圓盤（6）的直徑相同，所述的錐底面與平面圓盤（6）的一個(gè)面相對設(shè)置且間隔設(shè)定的距離，所述平面圓盤（6）和錐柱形圓盤（7）的中心同軸的形成有用于貫穿被測彈性軸（2）的貫通孔，所述ASE寬帶光源（1）通過第一入射光纖準(zhǔn)直器（10）連接所述錐柱形圓盤（7）上的第一入射光口（13），所述光纖光柵解調(diào)儀（3）通過第一出射光纖準(zhǔn)直器（11）連接所述錐柱形圓盤（7）上的第一出射光口（12），在所述平面圓盤（6）遠(yuǎn)離錐柱形圓盤（7）的一側(cè)設(shè)置有一端與所述平面圓盤（6）上的第二入射光口（15）相連的第二入射光纖準(zhǔn)直器（9）和一端與所述平面圓盤（6）的第二出射光口（14）相連的第二出射光纖準(zhǔn)直器（8），所述第二入射光纖準(zhǔn)直器（9）和第二出射光纖準(zhǔn)直器（8）的另一端分別連接環(huán)形器（4）的兩端，所述環(huán)形器（4）通過光纖連接器連接粘貼在被測彈性軸（2）上的光纖光柵應(yīng)變片（5）；

所述平面圓盤（6）上的第二出射光口（14）和第二入射光口（15），分別形成在中心貫通孔周邊的盤面上；

所述錐柱形圓盤（7）上的第一入射光口（13）和第一出射光口（12），分別形成在錐柱形圓盤（7）的斜側(cè)面上；

測量時(shí)，所述的被測彈性軸（2）與所述平面圓盤（6）為固定連接，與所述錐柱形圓盤（7）為活動連接。

2.一種權(quán)利要求1所述的基于離軸互連器的光纖光柵動態(tài)扭矩測量裝置的測量方法，其特征在于，包括如下步驟：

1）ASE寬帶光源（1）通過第一入射光纖準(zhǔn)直器（10），將光信號從錐柱形圓盤（7）的一面輸入，從另一面輸出，調(diào)整第一入射光纖準(zhǔn)直器的入射角度，觀察輸出結(jié)果，通過計(jì)算光信號損耗量，找到傳輸損耗最小的入射角度；

2）第一入射光纖準(zhǔn)直器（10）按傳輸損耗最小的入射角度固定在所述錐柱形圓盤（7）上的第一入射光口（13）上，將被測彈性軸（2）依次貫穿平面圓盤（6）和錐柱形圓盤（7），并使被測彈性軸（2）與所述平面圓盤（6）固定連接，與所述錐柱形圓盤（7）為活動連接；將通過光纖與環(huán)形器（4）相連的光纖光柵應(yīng)變片（5）粘貼在被測彈性軸（2）上，并通過外部電動機(jī)轉(zhuǎn)動對被測彈性軸（2）施加扭矩；

3）ASE寬帶光源（1）通過第一入射光纖準(zhǔn)直器（10），將光信號從錐柱形圓盤（7）的一面輸入，經(jīng)過平面圓盤（6）和錐柱形圓盤（7）之間的多次反射后從平面圓盤（6）的第二出射光口（14）出射，并經(jīng)準(zhǔn)直器（8）和光纖進(jìn)入環(huán)形器（4），再由環(huán)形器（4）進(jìn)入光纖光柵應(yīng)變片（5）；

4）光纖光柵應(yīng)變片（5）反射出中心波長的窄帶光經(jīng)環(huán)形器（4）、準(zhǔn)直器（9）和平面圓盤（6）的第二入射光口（15）再次入射至錐柱形圓盤（7），經(jīng)多次反射后最終從連接在錐柱形圓盤（7）的第一出射光口（12）上的第一出射光纖準(zhǔn)直器（11）輸出至光纖光柵解調(diào)儀（3），通過光纖光柵解調(diào)儀（3）得到當(dāng)前扭矩值。