電機驅(qū)動平衡調(diào)諧懸臂梁調(diào)節(jié)架的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電機驅(qū)動平衡調(diào)諧懸臂梁調(diào)節(jié)架，主要是對粘貼在懸臂梁上的布拉格光柵可以進行較為精準(zhǔn)的平衡調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)架。
【背景技術(shù)】
[0002]懸臂梁是較為簡單而又常見的裝置，許多工程結(jié)構(gòu)都可簡化為懸臂梁進行動力學(xué)分析，而光纖光柵作為一種應(yīng)用廣泛的光無源器件，因其體積小、與光線系統(tǒng)兼容性好并可對光波進行選頻等優(yōu)良特性，在光傳感、光器件領(lǐng)域受到了廣泛關(guān)注，在利用光纖布拉格光柵進行傳感、器件研制方面，人們提出了多種設(shè)計方法，從對光纖光柵的作用方式的角度來看，有機械式、電磁式、溫度式等。上述方法各有優(yōu)點，適合不同的系統(tǒng)要求。由于懸臂梁屬于機械式，其形式簡便，易于控制，將懸臂梁結(jié)構(gòu)與光纖光柵相結(jié)合，應(yīng)用于光傳感和光器件中，現(xiàn)已制作出了多種基于縱向應(yīng)力、橫向應(yīng)力以及扭轉(zhuǎn)應(yīng)力分別作用的、性能良好的光器件。由于懸臂梁結(jié)構(gòu)存在線性效應(yīng)的同時，還存在非線性效應(yīng)，而非線性效應(yīng)不易對光柵中心波長進行控制與分析，對懸臂梁的兩端同時進行調(diào)節(jié)，能有效減少非線性效應(yīng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提出一種電機驅(qū)動平衡調(diào)諧懸臂梁調(diào)節(jié)架，主要利用FBG對機械振動的感知，通過將光譜和懸臂梁結(jié)構(gòu)的改變信息進行對比分析，獲得FBG對應(yīng)力的敏感性。該調(diào)節(jié)架的基本結(jié)構(gòu)為懸臂梁。懸臂梁固定在支架上，利用電機拉動吊線，將懸臂梁的兩端同時向下彎曲，使其撓度一致，從而實現(xiàn)對黏貼在懸臂梁上的光纖光柵進行平衡調(diào)諧。
[0004]本發(fā)明是電機驅(qū)動平衡調(diào)諧懸臂梁調(diào)節(jié)架，該調(diào)節(jié)架包括:小型電機一部，底座一個，聯(lián)動軸一根，繞子兩個，吊線兩根，吊環(huán)兩個，懸臂梁一條，懸臂梁支架(帶刻度)兩根，懸臂梁支點一個，樹脂硬塊兩個，上位機一臺，應(yīng)變式傳感器一個，其特征在于:電機固定在底座上，電機帶動聯(lián)動軸以及繞子，繞子帶動吊環(huán)上的吊線下拉懸臂梁的兩端，懸臂梁架在支架上，由于支點的作用，懸臂梁開始向下彎曲成一定弧度，樹脂硬塊固定在懸臂梁上，將布拉格光柵粘貼在樹脂硬塊上，電機開始轉(zhuǎn)動，帶動吊線向下拉動懸臂梁，同時拉伸粘貼在樹脂硬塊上的布拉格光柵。上位機控制電機的轉(zhuǎn)速及時間，由于懸臂梁的兩端向下彎曲的弧度是相同的，對光柵的調(diào)諧也是均勻的。為了解決懸臂梁對光柵調(diào)節(jié)的遲滯性和蠕變性，在懸臂梁上粘貼應(yīng)變式傳感器，實時監(jiān)測懸臂梁彎曲或伸直的誤差，將誤差信息傳送給上位機，控制懸臂梁進行實時誤差補償。
[0005]所述的電機驅(qū)動平衡調(diào)諧懸臂梁調(diào)節(jié)架，電機拉動吊線對懸臂梁的調(diào)諧是左右對稱的，從而使得粘貼在懸臂梁上的光纖光柵受力平衡，實現(xiàn)均勻調(diào)諧。
[0006]所述的電機驅(qū)動平衡調(diào)諧懸臂梁調(diào)節(jié)架，支架上刻有刻度，精確到1mm，可以通過觀察支架與懸臂梁交點處對應(yīng)支架上刻度的變化范圍來確定光柵的調(diào)諧程度。
[0007]所述的電機驅(qū)動平衡調(diào)諧懸臂梁調(diào)節(jié)架，上位機控制電機轉(zhuǎn)動的速度和時間，從而實現(xiàn)對光柵輸出光譜波長的線性自動調(diào)諧。
[0008]所述的電機驅(qū)動平衡調(diào)諧懸臂梁調(diào)節(jié)架，由于粘合劑、樹脂硬塊和懸臂梁不是一種材質(zhì)，因此拉動的過程中并非是剛性變化，會存在遲滯和蠕變特性，使得調(diào)節(jié)架的調(diào)諧線性度和重復(fù)性差。為了解決這一問題，在懸臂梁上貼附應(yīng)變式傳感器，實時監(jiān)測懸臂梁彎曲或伸直的誤差，將誤差信息傳送給上位機，控制懸臂梁進行實時誤差補償，這種閉環(huán)控制保證了電機驅(qū)動平衡調(diào)諧懸臂梁調(diào)節(jié)架的線性度和重復(fù)性。
[0009]本發(fā)明電機驅(qū)動平衡調(diào)諧懸臂梁調(diào)節(jié)架的優(yōu)點在于:(1)懸臂梁兩端受力平衡，調(diào)諧左右對稱，使得粘貼在懸臂梁上的光柵受力平衡，實現(xiàn)均勻調(diào)諧；(2)基于懸臂梁結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)架有較為精確的調(diào)諧靈敏度，對于懸臂梁的彎曲程度可精確到1_ ; (3)基于懸臂梁結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)架受上位機控制，通過控制電機的轉(zhuǎn)速及時間，控制光柵輸出光譜波長的漂移程度；(4)基于懸臂梁結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)架，利用應(yīng)變式傳感器與上位機構(gòu)成補償反饋模塊，這種閉環(huán)控制保證了電機驅(qū)動平衡調(diào)諧懸臂梁調(diào)節(jié)架的線性度和重復(fù)性。
【附圖說明】
[0010]圖1電機驅(qū)動平衡調(diào)諧懸臂梁調(diào)節(jié)架基本組成結(jié)構(gòu)圖
圖中:1.電機；2.底座；3.聯(lián)動軸；4.繞子；5.吊線；6.吊環(huán)；7.懸臂梁；8.支架；9.支點；10.樹脂硬塊；11.光纖光柵；12.支架與懸臂梁的交點；13.上位機；14.應(yīng)變式傳感器。
【具體實施方式】
[0011]本發(fā)明公開了電機驅(qū)動平衡調(diào)諧懸臂梁調(diào)節(jié)架，用簡單的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了對布拉格光柵平衡、精確調(diào)諧的功能。
[0012]請參見圖1所示，本發(fā)明是電機驅(qū)動平衡調(diào)諧懸臂梁調(diào)節(jié)架，電機I固定在底座2上，上位機13控制電機轉(zhuǎn)動的時間與速度，聯(lián)動軸3與電機連接，聯(lián)動軸與繞子4串接在一起，吊線5 —端與繞子固定，另一端與吊環(huán)6固定，電機轉(zhuǎn)動后，聯(lián)動軸帶動繞子一同轉(zhuǎn)動，使得繞子卷動吊線，給吊線的另一端向下的拉力，吊環(huán)在吊線的拉動下使懸臂梁7出現(xiàn)一定撓度，樹脂硬塊10固定在懸臂梁上，將布拉格光柵11粘貼在樹脂硬塊上，電機轉(zhuǎn)動后帶動吊線向下拉動懸臂梁，同時拉伸粘貼在樹脂硬塊上的布拉格光柵。由于粘合劑、樹脂硬塊和懸臂梁不是一種材質(zhì)，因此拉動的過程中并非是剛性變化，會存在遲滯和蠕變特性，粘貼在懸臂梁上的應(yīng)變式傳感器14主要用來解決這一問題，利用應(yīng)變式傳感器與上位機構(gòu)成補償反饋模塊，保證電機驅(qū)動平衡調(diào)諧懸臂梁調(diào)節(jié)架的線性度和重復(fù)性。
[0013]本發(fā)明電機驅(qū)動平衡調(diào)諧懸臂梁調(diào)節(jié)架調(diào)諧的基本原理是:光纖光柵11固定在樹脂硬塊10上，樹脂硬塊固定在懸臂梁7上，由上位機13控制電機1，電機轉(zhuǎn)動后帶動吊線5向下拉動懸臂梁，從而拉動光柵的兩端，完成光柵11的調(diào)諧。由于粘合劑、樹脂硬塊和懸臂梁不是一種材質(zhì)，因此拉動的過程中并非是剛性變化，會存在遲滯和蠕變特性，使得調(diào)節(jié)架的調(diào)諧線性度和重復(fù)性差。為了解決這一問題，在懸臂梁上貼附應(yīng)變式傳感器14，實時監(jiān)測懸臂梁7彎曲或伸直的誤差，將誤差信息傳送給上位機13，控制懸臂梁7進行實時誤差補償，這種閉環(huán)控制保證了電機驅(qū)動平衡調(diào)諧懸臂梁調(diào)節(jié)架的線性度和重復(fù)性。
【主權(quán)項】
1.電機驅(qū)動平衡調(diào)諧懸臂梁調(diào)節(jié)架，該調(diào)節(jié)架包括:小型電機一部，底座一個，聯(lián)動軸一根，繞子兩個，吊線兩根，吊環(huán)兩個，懸臂梁一條，懸臂梁支架(帶刻度)兩根，懸臂梁支點一個，樹脂硬塊兩個，上位機一臺，應(yīng)變傳感器一個，其特征在于:電機(I)固定在底座(2)上，電機帶動聯(lián)動軸(3)以及繞子(4)，繞子帶動吊環(huán)(6)上的吊線(5)下拉懸臂梁(7)的兩端，懸臂梁架在支架(8)上，由于支點(9)的作用，懸臂梁開始向下彎曲成一定弧度，樹脂硬塊(10)固定在懸臂梁上，將布拉格光柵(11)粘貼在樹脂硬塊上，電機開始轉(zhuǎn)動，帶動吊線向下拉動懸臂梁，同時拉伸粘貼在樹脂硬塊上的布拉格光柵。上位機(13)控制電機的轉(zhuǎn)速及時間，由于懸臂梁的兩端向下彎曲的弧度是相同的，對光柵的調(diào)諧也是均勻的。為了解決懸臂梁對光柵調(diào)節(jié)的遲滯性和蠕變性，在懸臂梁上粘貼應(yīng)變式傳感器(14)，實時監(jiān)測懸臂梁彎曲或伸直的誤差，將誤差信息傳送給上位機，控制懸臂梁進行實時誤差補償。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機驅(qū)動平衡調(diào)諧懸臂梁結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)架，其特征在于:電機(I)拉動吊線(5)對懸臂梁(7)的調(diào)諧是左右對稱的，從而使得粘貼在懸臂梁上的光纖光柵(II)受力平衡，實現(xiàn)均勻調(diào)諧。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機驅(qū)動平衡調(diào)諧懸臂梁結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)架，其特征在于:支架(8)上刻有刻度，精確到1mm，可以通過觀察支架(8)與懸臂梁(7)交點(12)處對應(yīng)支架上刻度的變化范圍來確定光柵的調(diào)諧程度。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機驅(qū)動平衡調(diào)諧懸臂梁結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)架，其特征在于:上位機(13)控制電機(I)轉(zhuǎn)動的速度和時間，從而實現(xiàn)對光柵輸出光譜波長的線性自動調(diào)諧。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機驅(qū)動平衡調(diào)諧懸臂梁結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)架，其特征在于:由于粘合劑、樹脂硬塊(10)和懸臂梁(7)不是一種材質(zhì)，因此拉動的過程中并非是剛性變化，會存在遲滯和蠕變特性，使得調(diào)節(jié)架的調(diào)諧線性度和重復(fù)性差。為了解決這一問題，在懸臂梁(7)上貼附應(yīng)變式傳感器(14)，實時監(jiān)測懸臂梁彎曲或伸直的誤差，將誤差信息傳送給上位機(13)，控制懸臂梁進行實時誤差補償，這種閉環(huán)控制保證了電機驅(qū)動平衡調(diào)諧懸臂梁調(diào)節(jié)架的線性度和重復(fù)性。
【專利摘要】本發(fā)明涉及電機驅(qū)動平衡調(diào)諧懸臂梁調(diào)節(jié)架，電機1、聯(lián)動軸3、繞子4、吊線5、吊環(huán)6共同構(gòu)成懸臂梁的平衡調(diào)諧結(jié)構(gòu)，可有效減少懸臂梁的非線性效應(yīng)。支架8上刻有刻度，精確到1mm，可以通過觀察支架8與懸臂梁7的交點12處對應(yīng)支架上刻度的變化范圍來確定光柵的調(diào)諧程度，從而達到精確調(diào)諧。上位機13控制電機1轉(zhuǎn)動的速度和時間，從而實現(xiàn)對光柵輸出光譜波長的線性自動調(diào)諧。在懸臂梁7上貼附的應(yīng)變式傳感器14與上位機13構(gòu)成誤差反饋模塊，控制懸臂梁進行實時誤差補償，這種閉環(huán)控制保證了電機驅(qū)動平衡調(diào)諧懸臂梁調(diào)節(jié)架的線性度和重復(fù)性。本發(fā)明電機驅(qū)動平衡調(diào)諧懸臂梁調(diào)節(jié)架工藝簡單，成本低，線性調(diào)諧度高，調(diào)諧速度快，并且能實現(xiàn)誤差補償，可廣泛應(yīng)用于光傳感和光器件的各個領(lǐng)域。
【IPC分類】G01M1/38
【公開號】CN105043668
【申請?zhí)枴緾N201510398420
【發(fā)明人】楊康, 李國玉, 王智慧, 李燕, 賈素梅, 謝飛, 鄭文華, 劉明生
【申請人】邯鄲學(xué)院
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年7月9日