[发明专利]一种五分量杆式光纤天平

权利要求书

1.一种五分量杆式光纤天平，包括天平主体(1)、槽口(2)、光纤光栅应变计(3)、线槽(4)、连接端(5)，其特征在于：所述天平主体(1)的两侧分别设置有连接端(5)，所述连接端(5)附近沿圆周方向分别开设有一个正方形槽，两个所述正方形槽分别有四个轴向槽口(2)，八个所述槽口(2)在纵向和水平方向对称设置，尺寸相同，八个所述槽口(2)中心跨槽口(2)分别悬空粘贴一根光纤光栅应变计(3)，八个所述光纤光栅应变计(3)引线由线槽(4)引出并对八根光纤光栅应变计(3)进行编号。

2.根据权利要求1所述的一种五分量杆式光纤天平，其特征在于：所述槽口(2)的光纤光栅应变计(3)变化量值λ₁～λ₈按照公式进行组合，得到比例系数k_x、k_y、k_z、，所述该公式即可应用于飞行器模型在风洞试验中对阻力X、升力Y、俯仰力矩Mz、侧向力Z、偏航力矩My的测量。

3.根据权利要求2所述的一种五分量杆式光纤天平，其特征在于：所述所设计天平五个分量阻力X、升力Y、俯仰力矩Mz、侧向力Z、偏航力矩My的量程大小确定槽口(2)宽度和深度，所述阻力X、升力Y、俯仰力矩Mz、侧向力Z、偏航力矩My量程宽度优选10mm，深度优选3mm。

4.根据权利要求1所述的一种五分量杆式光纤天平，其特征在于：所述天平的一个连接端(5)固定在校准平台上，另一连接端(5)用于施加校准载荷，所述校准载荷一般用标准砝码。

5.根据权利要求1所述的一种五分量杆式光纤天平，其特征在于：所述光纤光栅应变计(3)一端自由放置，另一端与光纤跳线通过光纤熔接机熔合在一起，输入到光纤光栅解调仪的终端。

6.根据权利要求1所述的一种五分量杆式光纤天平，其特征在于：所述光纤光栅解调仪内置激光光源，光源发出宽谱光，由光纤跳线、光纤尾纤传至光栅的栅区，满足布拉格公式条件的波长的光被反射回来，反射光经光纤尾纤、光纤跳线再传回至光纤光栅解调仪，光纤光栅解调仪将接收到的光信号反应为波长值，显示在计算机面板上，测量并记录未加砝码时各槽口(2)光纤光栅应变计(3)的原始波长。

7.根据权利要求1所述的一种五分量杆式光纤天平，其特征在于：所述天平上分别施加五个方向的载荷砝码，其中力矩载荷通过在一定长度的力臂梁施加载荷砝码获得，所述天平受力使得各个槽口(2)产生相应的位移，位移量与所加载荷值成正比，槽口(2)的位移量值反映在光纤光栅应变计(3)反射波的中心波长的变化量值上，通过光纤光栅解调仪对应通道，记录各个光纤光栅应变计(3)所测量的波长值，将每个槽口(2)对应的记录值减去原始波长记录值，得到各个槽口(2)光纤光栅应变计(3)的波长变化量值。

8.根据权利要求1所述的一种五分量杆式光纤天平，其特征在于：八个所述槽口(2)的波长变化量按公式(1)～(5)进行选择性组合，得到阻力X、升力Y、俯仰力矩M_Z、侧向力Z、偏航力矩M_Y与波长的比例系数，即得到载荷与中心波长变化量值之间的数学关系，或称之为天平校准公式，所述天平在使用时，根据输出波长值求出波长变化量，进而求得模型所受载荷。