[发明专利]一种基于光纤Bragg光栅的风速传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于光纤Bragg光栅的风速传感器，属光电子测量技术领域。

背景技术

风是影响人民生产生活的一项重要因素，对风速的监测在气象预报、煤炭工业、电力系统、航海等领域具有重要作用。目前，风速传感器多采用电子式风速传感器，该类传感器通过电子元件来检测风速的大小，该种方式容易受到电磁干扰的影响，且在某些偏远地区，该类传感器的供能受到影响，不能实现对风速的实时在线监测，并且在某些特殊的领域，如在煤矿和石油工业中，电子式的风速传感器是不适合进行应用的。因此，找到一种抗电磁干扰、供能稳定且本质安全的风速传感器具有重要意义。

与本发明最为接近的是“光纤光栅式风电场风速远程检测仪”（参见专利：倪家升，王昌，等。“光纤光栅式风电场风速远程检测仪”，发明专利申请号：CN 101833014）。该专利利用风杯的转动来带动光纤Bragg光栅中心波长移位来反映风速的大小，可以克服电磁干扰的影响，但是该专利无法对特定方向的风速进行测量。

发明内容

本发明目的正是为了克服上述现有技术存在的不足之处而提供一种能够对特定方向的风速进行测量的基于光纤Bragg光栅的风速传感器。

本发明的目的是这样实现的。

一种基于光纤Bragg光栅的风速传感器，本发明特征是：包括导杆和连接在导杆端头的风叶，导杆采用两个轴承支撑于支架上，在导杆上两轴承之间镶有凸轮；在其中一个轴承上用螺钉固定有等强度悬臂梁，等强度悬臂梁上粘贴有Bragg光栅，Bragg光栅通过光纤与光纤解调仪相连。

 风叶在风的作用下发生转动，带动导杆上凸轮以相同的角速度发生转动，凸轮每旋转一周都会使等强度悬臂梁的自由端发生一次位移，即：使粘贴在等强度悬臂梁上的光纤Bragg光栅发生一次中心波长移位。

风速的大小与风叶的转动具有一定的相关关系，即：风速的大小与光纤Bragg光栅的中心波长的移位频率具有一定的相关关系，通过监测光纤Bragg光栅的中心波长的移位频率即可反映风速的大小。

本发明的有益效果：1、实现了对风速的准确测量：本发明通过测量光纤Bragg光栅中心波长的漂移频率来检测风速，监测精度较高。2、抗干扰能力强：由于光纤Bragg光栅是电绝缘材料，因此具有抗电磁干扰能力（EMI），且本发明结构中无电子类设备，本发明适用于强电磁干扰环境下的风速测量。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中各标号依次表示：风叶（1），凸轮（2），等强度悬臂梁（3），光纤Bragg光栅（4），螺钉（5），光纤（6），轴承（7），导杆（8）。

具体实施方式

一种基于光纤Bragg光栅的风速传感器，本发明特征是：包括导杆8和连接在导杆8端头的风叶1，导杆8采用两个轴承7支撑于支架9上，在导杆8上两轴承7之间镶有凸轮2；在其中一个轴承上用螺钉5固定有等强度悬臂梁3，等强度悬臂梁3上粘贴有Bragg光栅4，Bragg光栅4通过光纤6与光纤解调仪相连。

参见图1, 风叶1在风的作用下发生转动，带动导杆8上凸轮2以相同的角速度发生转动，凸轮2每旋转一周都会使等强度悬臂梁3的自由端发生一次位移，即：使粘贴在等强度悬臂梁3上的光纤Bragg光栅发生一次中心波长移位。通过监测光纤Bragg光栅中心波长移位的频率，结合风速与风叶转速的相关关系即可反映风速的大小。即通过监测光纤Bragg光栅4的中心波长漂移的频率即可反映风速的大小。