專利名稱：一種光纖光柵拱橋形壓力傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種光纖光柵拱橋形壓力傳感器。
背景技術(shù)：
傳感器技術(shù)為現(xiàn)代科技的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，現(xiàn)有的傳感器多用電式傳感器進(jìn)行應(yīng)力的測量，易出現(xiàn)精度不高、易受外界干擾而失效(特別是水的影響)等問題。光纖光柵是20世紀(jì)90年代以來國際上新興的一種有著廣泛應(yīng)用前景的、性能優(yōu)良的反射濾波無源敏感元件，通過Bragg光柵反射波長的移動來感應(yīng)外界微小應(yīng)變變化而實(shí)現(xiàn)對結(jié)構(gòu)在線測量。其基本原理為當(dāng)光纖中的光波通過光柵時，滿足光柵波長條件的光被反射回來而成為反射光，其余的光成為透射光，外界參量的變化將引起反射光波長的漂移，而通過對波長漂移量的檢測即可得到外界參量的變化量。溫度和應(yīng)變是最能直接改變反射波長的外界參量。光纖光柵結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中01為纖芯，02為包裹在纖芯外部的包層，A為光柵周期；圖2為光通過光柵時的能量分配圖，其中2-1為入射光譜，2-2為反射光譜，2-3為透射(傳導(dǎo))光譜，橫坐標(biāo)表示波長，縱坐標(biāo)表示能量，Xb為反射光的中心波長。光纖光柵具有極高的測試精度，且不受電磁輻射等外界干擾，除此以外還具有易于布設(shè)、準(zhǔn)分布式測量等多種優(yōu)點(diǎn)，鑒于此，該項(xiàng)技術(shù)具有在航空航天、復(fù)合材料、混凝土結(jié)構(gòu)工程、電力工程及醫(yī)學(xué)等多個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種光纖光柵拱橋形壓力傳感器。本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案—種光纖光柵拱橋形壓力傳感器，包括組合型金屬盒、拱橋形彈力裝置、金屬絲及光纖光柵；金屬絲兩端與所述拱橋形彈力裝置的中部連接，金屬絲上粘貼光纖光柵；所述組合型金屬盒包括上部和下部，上部和下部可上下相對運(yùn)動，當(dāng)組合型金屬盒上部有壓力時，該壓力全部作用在拱橋形彈力裝置上部，拱橋形彈力裝置一端固定在金屬盒底部，另外一端為可活動端。所述的光纖光柵拱橋形壓力傳感器，所述拱橋形彈力裝置為鋼片。所述的光纖光柵拱橋形壓力傳感器，所述金屬絲為鋼絲。所述的光纖光柵拱橋形壓力傳感器，所述組合型金屬盒為長方體。所述的光纖光柵拱橋形壓力傳感器，所述可活動端與組合型金屬盒的下部接觸， 接觸處有一凹槽，使所述可活動端有充分活動空間。通過光纖光柵傳感技術(shù)形成以光纖傳感為基礎(chǔ)的壓力傳感器，實(shí)現(xiàn)垂直壓力的高精度測試。
圖1光纖光柵結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為光通過光柵時的能量分配圖；圖3本實(shí)用新型傳感器結(jié)構(gòu)示意圖圖4為圖3的局部放大圖；圖5本實(shí)用新型測試過程電路原理示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合具體實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。1、傳感器結(jié)構(gòu)本實(shí)用新型傳感器具體結(jié)構(gòu)如圖3、4所示。包括長方體組合型(分為上下兩部分，上下兩部分活動連接)金屬盒20、高強(qiáng)度鋼片10、鋼絲50及光纖光柵30。將高強(qiáng)度鋼片10折成拱橋，鋼絲50拉在拱橋中部，同時在鋼絲50上粘貼光纖光柵30。拱橋一端101 固定在金屬盒底部，另外一端為可活動端102。可活動端102與金屬盒20底接觸，接觸處有一小坡度凹槽40，使其有充分活動空間。金屬盒20上下兩部分可上下相對運(yùn)動，當(dāng)金屬盒 20上部有壓力存在時，金屬上部不起支撐作用，使該壓力全部作用在高強(qiáng)度鋼片10形成的拱橋上部。2、傳感器工作原理拱橋受上部壓力作用兩端產(chǎn)生向外活動的趨勢，使中部的鋼絲產(chǎn)生較為明顯的拉應(yīng)力，進(jìn)而使粘貼其上的光纖光柵產(chǎn)生拉應(yīng)變，發(fā)生反射光的波長漂移，通過對反射波長的測試，數(shù)據(jù)處理，可得出上部應(yīng)力的大小。3、測試過程光纖光柵30通過外部引線與解調(diào)儀40連接，解調(diào)儀40通過網(wǎng)絡(luò)連線41與外接計算機(jī)42相連。解調(diào)儀40發(fā)出光信號，至光纖光柵30后，滿足反射條件的光被反射回來， 反射光返回解調(diào)儀40，經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換21生成電信號、數(shù)據(jù)采集22生數(shù)字信號32，數(shù)字信號 32經(jīng)過波長計算23、數(shù)據(jù)分析M，通過此過程可獲得反射波長的變化信息，再通過數(shù)據(jù)處理求可得到回轉(zhuǎn)角度的變化。具體的測試過程如圖5所示。應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換， 而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種光纖光柵拱橋形壓力傳感器，其特征在于，包括組合型金屬盒、拱橋形彈力裝置、金屬絲及光纖光柵；金屬絲兩端與所述拱橋形彈力裝置的中部連接，金屬絲上粘貼光纖光柵；所述組合型金屬盒包括上部和下部，上部和下部可上下相對運(yùn)動，當(dāng)組合型金屬盒上部有壓力時，該壓力全部作用在拱橋形彈力裝置上部，拱橋形彈力裝置一端固定在金屬盒底部，另外一端為可活動端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖光柵拱橋形壓力傳感器，其特征在于，所述拱橋形彈力裝置為鋼片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖光柵拱橋形壓力傳感器，其特征在于，所述金屬絲為鋼絲。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖光柵拱橋形壓力傳感器，其特征在于，所述組合型金屬盒為長方體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖光柵拱橋形壓力傳感器，其特征在于，所述可活動端與組合型金屬盒的下部接觸，接觸處有一凹槽，使所述可活動端有充分活動空間。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種光纖光柵拱橋形壓力傳感器，包括組合型金屬盒、拱橋形彈力裝置、金屬絲及光纖光柵；金屬絲兩端與所述拱橋形彈力裝置的中部連接，金屬絲上粘貼光纖光柵；所述組合型金屬盒包括上部和下部，上部和下部可上下相對運(yùn)動，當(dāng)組合型金屬盒上部有壓力時，該壓力全部作用在拱橋形彈力裝置上部，拱橋形彈力裝置一端固定在金屬盒底部，另外一端為可活動端。通過光纖光柵傳感技術(shù)形成以光纖傳感為基礎(chǔ)的壓力傳感器，實(shí)現(xiàn)垂直應(yīng)力的高精度測試。
文檔編號G01L1/24GK201945413SQ201120049270
公開日2011年8月24日 申請日期2011年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月28日
發(fā)明者俞康建, 柴敬, 許力, 趙亞克, 馬智勇, 魏世明 申請人:河南理工大學(xué)