專利名稱:非接觸光纖型扭轉(zhuǎn)參量檢測裝置的制作方法
非接觸光纖型扭轉(zhuǎn)參量檢測裝置技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種非接觸光纖型扭轉(zhuǎn)參量檢測裝置。
技術(shù)背景
在機(jī)械傳動系統(tǒng)中,扭轉(zhuǎn)參量是反映生產(chǎn)設(shè)備系統(tǒng)性能的最典型機(jī)械量之一,扭轉(zhuǎn)參量測量及分析是保證各種生產(chǎn)及輔助設(shè)備安全正常運(yùn)行,節(jié)省能源,提高系統(tǒng)效率的重要手段。提高扭轉(zhuǎn)參量測量的準(zhǔn)確性、扭轉(zhuǎn)參量監(jiān)測和控制的實時性以及扭轉(zhuǎn)參量異常分析的可靠性,是減少事故發(fā)生、使生產(chǎn)正常進(jìn)行的重要手段。
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和生產(chǎn)的發(fā)展,扭轉(zhuǎn)參量測量技術(shù)有著廣闊的應(yīng)用前景。同時,對扭轉(zhuǎn)參量的監(jiān)測也提出了越來越高的要求由靜態(tài)測試轉(zhuǎn)向動態(tài)在線檢測;由間接測量轉(zhuǎn)向直接測量;由單功能轉(zhuǎn)向多功能,包括自補(bǔ)償、自修正、自適應(yīng)、自診斷、遠(yuǎn)程設(shè)定、 狀態(tài)組合、信息存儲和記憶要求系統(tǒng)微型化、數(shù)字化、智能化、虛擬化和網(wǎng)絡(luò)化;要求扭矩的檢測與動力裝置的控制相結(jié)合,達(dá)到轉(zhuǎn)速、扭轉(zhuǎn)參量、輸出功率的優(yōu)化配置。
如機(jī)動車的方向控制系統(tǒng)中,許多車輛就安裝有檢測方向盤的扭轉(zhuǎn)角度、扭轉(zhuǎn)力矩、扭轉(zhuǎn)方向甚至是扭轉(zhuǎn)速度等的扭轉(zhuǎn)參量傳感裝置,車輛控制單元ECU通過獲取方向盤相關(guān)的扭轉(zhuǎn)參量,可以為車輛的助力轉(zhuǎn)向以及助力大小、甚至是車輛的安全駕駛提供有效的輔助功能。目前的扭轉(zhuǎn)參量傳感器,主要有應(yīng)變式,磁電相位式,光電式等幾種。應(yīng)變式主要是接觸式電位計型傳感裝置,其優(yōu)點是成本低、安裝使用方便,缺點是易受溫度變化影響、容易磨損、使用壽命短容易受到電磁干擾;磁電相位式、光電式等傳感裝置的優(yōu)點是非接觸、沒有磨損、精度較高、壽命長,缺點是安裝精度要求高、成本高、防塵性能差,由于仍是依靠電流或電壓傳遞信號,所以也容易受到電磁干擾。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足,提供一種非接觸光纖型扭轉(zhuǎn)參量檢測裝置。本發(fā)明傳感區(qū)域中光鏈路是完整的,從而可以有較好的抗震動、以及防水防塵等性能,在較為惡劣的實際使用環(huán)境條件下有較好的適應(yīng)能力。
為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案是非接觸光纖型扭轉(zhuǎn)參量檢測裝置,其特征在于包括基板,所述基板上設(shè)置有檢測單元,所述檢測單元包括信號光纖、曲線型支架和磁性體,布設(shè)在所述的曲線型支架內(nèi)部相對兩側(cè)的多個A側(cè)變形齒和多個B側(cè)變形齒, 所述的A側(cè)變形齒和B側(cè)變形齒呈交錯布設(shè),A側(cè)變形齒和B側(cè)變形齒對應(yīng)布設(shè)在信號光纖的兩側(cè),所述曲線型支架與基板大致垂直,所述磁性體安裝在曲線型支架上遠(yuǎn)離基板的一端,在所述磁性體一側(cè)且與磁性體相間隔的設(shè)置有一扭桿,所述扭桿上同軸設(shè)置有待測物體,所述扭桿上設(shè)置有與磁性體相配合的永久磁鐵體,所述磁性體能在永久磁鐵體的作用下使信號光纖產(chǎn)生變形,所述信號光纖的兩端分別通過延長光纖連接有測試單元,所述測試單元連接有處理單元,所述測試單元通過延長光纖檢測信號光纖內(nèi)部傳輸光信號功率的變化并傳遞給處理單元,處理單元對測試單元的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并計算后得待測物體的扭轉(zhuǎn)角度、扭轉(zhuǎn)速度或扭轉(zhuǎn)圈數(shù)。
上述的非接觸光纖型扭轉(zhuǎn)參量檢測裝置,所述曲線型支架為曲線型殼體,所述基板上設(shè)置有與基板相垂直的滑軌,所述磁性體與滑軌是滑動配合。
上述的非接觸光纖型扭轉(zhuǎn)參量檢測裝置,所述曲線型支架由彈簧構(gòu)成,A側(cè)變形齒和B側(cè)變形齒4-2對應(yīng)布設(shè)在彈簧中相鄰相鄰兩圈彈簧絲之間,所述基板上設(shè)置有與基板相垂直的滑軌,所述磁性體與滑軌是滑動配合。
上述的非接觸光纖型扭轉(zhuǎn)參量檢測裝置,所述曲線型支架由波紋管組成,所述A 側(cè)變形齒和B側(cè)變形齒對應(yīng)布設(shè)在波紋管的管壁上內(nèi)凹處的相對兩個側(cè)面上。
上述的非接觸光纖型扭轉(zhuǎn)參量檢測裝置,所述曲線型支架由兩塊與基板相平行鋸齒板組成,信號光纖夾持在兩鋸齒板之間,遠(yuǎn)離基板的鋸齒板通過輔助彈簧與磁性體連接。
上述的非接觸光纖型扭轉(zhuǎn)參量檢測裝置,所述的信號光纖的一端安置有光反射裝置,信號光纖的另一端通過延長光纖連接一 1X2光分路器的1 口,1X2光分路器的2 口接測試單元。
上述的非接觸光纖型扭轉(zhuǎn)參量檢測裝置,所述永久磁鐵體為圓盤形永久磁鐵且圓盤形永久磁鐵的極性沿圓盤邊沿交替變化,所述磁性體也是一個永久磁鐵,且磁性體中一個磁極較另一個磁極更接近圓盤邊沿。
上述的非接觸光纖型扭轉(zhuǎn)參量檢測裝置,所述永久磁鐵體是齒形邊沿圓盤形磁性材料,齒形邊沿圓盤形磁性材料是鐵、鎳或其他能被磁鐵吸引的磁性材料構(gòu)成。
上述的非接觸光纖型扭轉(zhuǎn)參量檢測裝置,所述永久磁鐵體和磁性體的外圍均包裹有磁屏蔽材料。
非接觸光纖型扭轉(zhuǎn)參量檢測裝置,包括上基板和下基板,所述上基板上設(shè)置有檢測單元一,所述下基板上設(shè)置有檢測單元二,所述檢測單元一包括曲線型支架一和磁性體一,所述檢測單元二包括曲線型支架二和磁性體二,所述曲線型支架一和曲線型支架二內(nèi)部相對兩側(cè)均布設(shè)有多個A側(cè)變形齒和多個B側(cè)變形齒,所述的A側(cè)變形齒和B側(cè)變形齒呈交錯布設(shè),在A側(cè)變形齒和B側(cè)變形齒4-2布設(shè)有信號光纖,所述磁性體一安裝在曲線型支架一上遠(yuǎn)離上基板的一端,在所述磁性體一的一側(cè)且與磁性體一相間隔的設(shè)置有一扭桿, 所述扭桿上同軸設(shè)置有待測物體,所述扭桿上設(shè)置有分別與磁性體一和磁性體二相配合的圓盤形永久磁鐵體一和圓盤形永久磁鐵體二,所述磁性體一能在圓盤形永久磁鐵體一的作用下使曲線型支架一內(nèi)的信號光纖產(chǎn)生變形,所述磁性體二能在圓盤形永久磁鐵體二的作用下使曲線型支架二內(nèi)的信號光纖產(chǎn)生變形,所述曲線型支架一和曲線型支架二內(nèi)信號光纖的兩端分別通過延長光纖連接有測試單元,所述測試單元與同一個處理單元相連接,所述測試單元通過延長光纖檢測信號光纖內(nèi)部傳輸光信號功率的變化并傳遞給處理單元,處理單元對測試單元的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并計算后得待測物體的扭轉(zhuǎn)角度、扭轉(zhuǎn)速度、扭轉(zhuǎn)圈數(shù)或扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點
1、本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理、操作方法方便且使用方式靈活、靈敏度高;
2、本發(fā)明因使用光纖傳感技術(shù),使本裝置具有抗電磁干擾、靈敏度高、電絕緣性好、安全可靠、耐腐蝕、可遠(yuǎn)距離檢測等諸多優(yōu)點;
3、本發(fā)明由于可以采用的光源-光功率法測試,從而可以低成本的完成檢測任務(wù),從而使本裝置的具有廣闊的使用范圍。
4、本發(fā)明由于在傳感區(qū)域中光鏈路是完整的,從而可以有較好的抗震動、以及防水防塵等性能,在較為惡劣的實際使用環(huán)境條件下有較好的適應(yīng)能力。
綜上所述,本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理、加工制作方便且使用方式靈活、靈敏度高、 使用效果好,并具有成本低、可以遠(yuǎn)距離檢測等優(yōu)點,使本發(fā)明的裝置具有良好的使用前旦ο
下面通過附圖和實施例,對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
圖1為本發(fā)明實施侈1的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明實施侈2中曲線型殼體的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明實施侈2的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明實施侈2中彈簧的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本發(fā)明實施侈3的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為本發(fā)明實施侈3中波紋管的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7為本發(fā)明實施侈4的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8為本發(fā)明實施侈5的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9為本發(fā)明實施侈6的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖10為本發(fā)明實施列6中圓盤形永久磁鐵俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖11為本發(fā)明實施列7的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖12為本發(fā)明實施列7中齒形邊沿圓盤形磁性材料俯視結(jié)構(gòu)示意圖
圖13為本發(fā)明實施列8的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖標(biāo)記說明
權(quán)利要求
1.非接觸光纖型扭轉(zhuǎn)參量檢測裝置,其特征在于包括基板(20),所述基板00)上設(shè)置有檢測單元,所述檢測單元包括信號光纖(3 、曲線型支架和磁性體(10),布設(shè)在所述的曲線型支架內(nèi)部相對兩側(cè)的多個A側(cè)變形齒(4-1)和多個B側(cè)變形齒G-2),所述的A側(cè)變形齒(4-1)和B側(cè)變形齒(4- 呈交錯布設(shè),A側(cè)變形齒(4-1)和B側(cè)變形齒(4- 對應(yīng)布設(shè)在信號光纖(3 的兩側(cè),所述曲線型支架與基板(20)大致垂直,所述磁性體(10)安裝在曲線型支架上遠(yuǎn)離基板00)的一端,在所述磁性體(10) —側(cè)且與磁性體(10)相間隔的設(shè)置有一扭桿(12),所述扭桿(1 上同軸設(shè)置有待測物體(9),所述扭桿(1 上設(shè)置有與磁性體(10)相配合的永久磁鐵體,所述磁性體(10)能在永久磁鐵體的作用下使信號光纖(3 產(chǎn)生變形,所述信號光纖(3 的兩端分別通過延長光纖(1)連接有測試單元(5), 所述測試單元( 連接有處理單元(7),所述測試單元( 通過延長光纖(1)檢測信號光纖 (33)內(nèi)部傳輸光信號功率的變化并傳遞給處理單元(7),處理單元(7)對測試單元(5)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并計算后得待測物體(9)的扭轉(zhuǎn)角度、扭轉(zhuǎn)速度或扭轉(zhuǎn)圈數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸光纖型扭轉(zhuǎn)參量檢測裝置,其特征在于所述曲線型支架為曲線型殼體G),所述基板00)上設(shè)置有與基板00)相垂直的滑軌(15),所述磁性體(10)與滑軌(1 是滑動配合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸光纖型扭轉(zhuǎn)參量檢測裝置,其特征在于所述曲線型支架由彈簧(38)構(gòu)成,A側(cè)變形齒G-1)和B側(cè)變形齒4-2對應(yīng)布設(shè)在彈簧(38)中相鄰相鄰兩圈彈簧絲之間,所述基板00)上設(shè)置有與基板00)相垂直的滑軌(15),所述磁性體 (10)與滑軌(15)是滑動配合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸光纖型扭轉(zhuǎn)參量檢測裝置,其特征在于所述曲線型支架由波紋管GO)組成,所述A側(cè)變形齒(4-1)和B側(cè)變形齒(4- 對應(yīng)布設(shè)在波紋管 (40)的管壁02)上內(nèi)凹處的相對兩個側(cè)面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸光纖型扭轉(zhuǎn)參量檢測裝置,其特征在于所述曲線型支架由兩塊與基板O0)相平行鋸齒板(19)組成,信號光纖(3 夾持在兩鋸齒板(19)之間,遠(yuǎn)離基板O0)的鋸齒板(19)通過輔助彈簧(30)與磁性體(10)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸光纖型扭轉(zhuǎn)參量檢測裝置,其特征在于所述的信號光纖(3 的一端安置有光反射裝置(46),信號光纖(3 的另一端通過延長光纖(1)連接一 1X2光分路器0 的1 口,1X2光分路器0 的2 口接測試單元(5)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸光纖型扭轉(zhuǎn)參量檢測裝置,其特征在于所述永久磁鐵體為圓盤形永久磁鐵(18)且圓盤形永久磁鐵(18)的極性沿圓盤邊沿交替變化,所述磁性體(10)也是一個永久磁鐵,且磁性體(10)中一個磁極較另一個磁極更接近圓盤邊沿。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸光纖型扭轉(zhuǎn)參量檢測裝置,其特征在于所述永久磁鐵體是齒形邊沿圓盤形磁性材料(25),齒形邊沿圓盤形磁性材料0 是鐵、鎳或其他能被磁鐵吸引的磁性材料構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸光纖型扭轉(zhuǎn)參量檢測裝置,其特征在于所述永久磁鐵體和磁性體(10)的外圍均包裹有磁屏蔽材料。
10.非接觸光纖型扭轉(zhuǎn)參量檢測裝置,其特征在于包括上基板和下基板02), 所述上基板上設(shè)置有檢測單元一,所述下基板0 上設(shè)置有檢測單元二,所述檢測單元一包括曲線型支架一和磁性體一(11),所述檢測單元二包括曲線型支架二和磁性體二(34),所述曲線型支架一和曲線型支架二內(nèi)部相對兩側(cè)均布設(shè)有多個A側(cè)變形齒G-1)和多個B側(cè)變形齒G-2),所述的A側(cè)變形齒G-1)和B側(cè)變形齒(4- 呈交錯布設(shè),在A側(cè)變形齒(4-1)和B側(cè)變形齒4-2布設(shè)有信號光纖(33),所述磁性體一(11)安裝在曲線型支架一上遠(yuǎn)離上基板的一端,在所述磁性體一(11)的一側(cè)且與磁性體一(11)相間隔的設(shè)置有一扭桿(12),所述扭桿(1 上同軸設(shè)置有待測物體(9),所述扭桿(1 上設(shè)置有分別與磁性體一(11)和磁性體二(34)相配合的圓盤形永久磁鐵體一(3 和圓盤形永久磁鐵體二(36),所述磁性體一(11)能在圓盤形永久磁鐵體一(3 的作用下使曲線型支架一內(nèi)的信號光纖(3 產(chǎn)生變形,所述磁性體二(34)能在圓盤形永久磁鐵體二(36)的作用下使曲線型支架二內(nèi)的信號光纖(33)產(chǎn)生變形,所述曲線型支架一和曲線型支架二內(nèi)信號光纖(3 的兩端分別通過延長光纖(1)連接有測試單元(5),所述測試單元( 與同一個處理單元(7)相連接,所述測試單元( 通過延長光纖(1)檢測信號光纖(3 內(nèi)部傳輸光信號功率的變化并傳遞給處理單元(7),處理單元(7)對測試單元( 的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并計算后得待測物體(9)的扭轉(zhuǎn)角度、扭轉(zhuǎn)速度、扭轉(zhuǎn)圈數(shù)或扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種非接觸光纖型扭轉(zhuǎn)參量檢測裝置,包括基板,基板上設(shè)置有檢測單元,檢測單元包括信號光纖、曲線型支架和磁性體,布設(shè)在的曲線型支架內(nèi)部相對兩側(cè)的多個A側(cè)變形齒和多個B側(cè)變形齒,A側(cè)變形齒和B側(cè)變形齒對應(yīng)布設(shè)在信號光纖的兩側(cè),磁性體安裝在曲線型支架上遠(yuǎn)離基板的一端,在磁性體一側(cè)且與磁性體相間隔的設(shè)置有一扭桿,扭桿上同軸設(shè)置有待測物體,扭桿上設(shè)置有與磁性體相配合的永久磁鐵體,信號光纖的兩端分別通過延長光纖連接有測試單元,測試單元連接有處理單元。本發(fā)明傳感區(qū)域中光鏈路是完整的,從而可以有較好的抗震動、以及防水防塵等性能,在較為惡劣的實際使用環(huán)境條件下有較好的適應(yīng)能力。
文檔編號G01B11/26GK102478404SQ20101055783
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月25日
發(fā)明者杜兵 申請人:西安金和光學(xué)科技有限公司