[发明专利]一种光纤光栅风速监测传感器

说明书

本发明公开了一种光纤光栅风速监测传感器，包括三个风杯、一个传动盘、一个测量盘、一个底座，三个光纤光栅位于测量盘中，其中两个光纤光栅的两端分别固定有惯性球，并置于测量盘互相垂直的矩形凹槽内，另外一个光纤光栅自由悬空以提供温度补偿；当有风吹时，风杯受力转动，带动传动盘转动，进而带动测量盘转动，测量盘中的带有惯性球的两个光纤光栅受到离心拉力而波长漂移。本发明结构紧凑，易于实现，双光纤光栅感知风速带来的转动离心力，测量灵敏度高，可实现对微风的测量。

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，涉及到光纤光栅，具体涉及一种光纤光栅风速监测传感器。

背景技术

大型土木工程在施工期间、完工后的后续监测等阶段需要了解现场风速的情况，进而为施工等工作做相应的准备，为此，能够实时监测风速的传感器技术显得尤为重要。传统的电信号原理的风速计易受自然界雷击等恶劣环境的影响而无法实时长期工作，而光纤光栅作为一种新型光学敏感元件，具备不受电磁干扰、信号可远距离传输等优势，特别能够满足野外恶劣环境对实时监测的要求，因此基于光纤光栅原理的风速传感器备受重视。

申请号为“201520252222.2”的中国实用新型专利公开了一种基于光纤光栅原理的三杯式风速传感器，利用风杯带动齿轮盘转动，齿轮盘拨动粘贴有光纤光栅的悬臂梁，通过光纤光栅感知并计数转过的齿轮进行风速测量，该传感器的齿轮盘受到悬臂梁的反作用力，当风速微小时，就无法带动齿轮盘转动。申请号为“201320501544.7”的中国实用新型专利公开了一种基于光纤Bragg光栅的风速传感器，通过风叶带动设置有凸轮的导杆转动，凸轮拨动粘贴有光纤光栅的悬臂梁，通过检测光纤光栅波长漂移的频率实现风速测量，该专利需要将光纤光栅直接的波长漂移数据做频域分析，数据处理不够简便，而且长期工作时，凸轮易磨损。

发明内容

现有的光纤光栅风速监测传感器存在不利于进行高灵敏测量、数据处理复杂、不能长时间实时监测等技术问题，针对这些问题，本发明提供了一种光纤光栅风速监测传感器，利用直接的波长漂移量大小即可反映风速大小，测量灵敏度高，可实现对微风的监测。

为此，本发明采用了以下技术方案：

一种光纤光栅风速监测传感器，包括风杯、传动盘、测量盘和底座；所述风杯为多个，沿周向均匀间隔分布，位于同一个水平面内；所述传动盘包括传动竖杆和下盘，传动竖杆位于下盘的中心，垂直向上，下盘的底部设有圆周凹槽；所述风杯固定在传动竖杆的顶端；所述测量盘为圆盘结构，带有两个呈十字交叉分布的矩形凹槽，每个矩形凹槽内均设置有可以自由滑动的且分别位于圆心两侧的两个惯性球，惯性球上设置有径向通孔，用于穿过光纤；所述测量盘固定在传动盘的下方，其内部设置有多个光纤光栅；所述底座为单端开口的圆筒结构，开口朝上，开口端上表面设置有若干个周向均布的半圆凸起；所述半圆凸起与传动盘底部的圆周凹槽相匹配，用于支持起传动盘并使传动盘可自由转动；所述测量盘的外径小于底座的开口直径。

优选地，所述测量盘内设置有第一光纤光栅、第二光纤光栅、第三光纤光栅；所述第一光纤光栅和第二光纤光栅十字交叉布置，其两侧的光纤分别穿过惯性球上的径向通孔并粘贴固定；所述第三光纤光栅处于自由悬空状态；第一光纤光栅)和第二光纤光栅一端的尾纤分别与第三光纤光栅的两端尾纤焊接固定，三个光纤光栅串接于同一根光纤上。

优选地，所述传动盘的下盘上设置有出纤通孔和固定通孔；所述出纤通孔用于引出光纤；所述测量盘上设有若干个螺孔，与固定通孔相匹配，二者通过螺钉连接，用于将测量盘固定在传动盘上。

进一步地，所述螺孔有4个，分别位于十字交叉矩形凹槽的交叉中心的四个直角附近。

优选地，所述风杯为三个。

优选地，所述半圆凸起共4个，沿底座的开口端表面周向等间隔分布。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：