[发明专利]一种光纤光栅动态矢量拉力传感器及受力计算方法

权利要求书

1.一种光纤光栅动态矢量拉力传感器，其特征在于，包括：感知件(3)、光纤光栅(7)和单模光纤(8)；

所述感知件(3)为多个相同的敏感柱体(4)集成在一起的中空柱体，每个所述敏感柱体(4)上设有光纤光栅(7)，所述光纤光栅(7)平行于敏感柱体(4)的轴向方向设置，光纤光栅(7)的两端与单模光纤(8)连接，所述单模光纤(8)缠绕在中空柱体上，串联连接每个敏感柱体(4)上的光纤光栅(7)，所述单模光纤(8)的首端连接光源，尾端连接解调单元。

2.根据权利要求1所述的光纤光栅动态矢量拉力传感器，其特征在于，所述感知件(3)的两端分别设有一组安装组件，其中一组安装组件连接被测物，另一组安装组件固定。

3.根据权利要求2所述的光纤光栅动态矢量拉力传感器，其特征在于，所述安装组件包括基座(2)和把手(1)；所述把手(1)安装固定在基座(2)上，且与感知件(3)连接；所述基座(2)安装在感知件(3)上。

4.根据权利要求3所述的光纤光栅动态矢量拉力传感器，其特征在于，所述基座(2)上设有尾缆端子(5)，所述单模光纤(8)的首端和尾端分别固定在尾缆端子(5)上。

5.根据权利要求3所述的光纤光栅动态矢量拉力传感器，其特征在于，所述基座(2)为圆柱体，所述把手(1)的最大长度小于底座的直径。

6.根据权利要求2所述的光纤光栅动态矢量拉力传感器，其特征在于，每组所述安装组件中，在把手(1)中部设有固定孔(6)。

7.根据权利要求1所述的光纤光栅动态矢量拉力传感器，其特征在于，所述感知件(3)为圆柱形中空柱体，所述敏感柱体(4)为沿圆柱形中空柱体的外部圆周方向依次开槽形成。

8.根据权利要求7所述的光纤光栅动态矢量拉力传感器，其特征在于，每个所述敏感柱体(4)至少有三个受力面。

9.一种受力计算方法，其特征在于，应用于上述权利要求1-8中任意一项所述的光纤光栅动态矢量拉力传感器中，包括

从解调出的光信号中，获取每个光纤光栅的中心波长漂移量，根据漂移量，得出每个敏感柱体的受力方向；

利用传感器的测试标定曲线，计算每个敏感柱体的每个方向的受力大小；

利用得出的每个敏感柱的受力方向和该敏感柱的受力大小，得出传感器的受力拟合曲线，采用插值计算法，计算得出传感器的受力分析结果。

10.根据权利要求9所述的受力计算方法，其特征在于，在根据中心波长漂移量计算每个敏感柱体的受力方向时，若漂移量为正，则敏感柱体光纤光栅侧受力记为拉伸力；若漂移量为负，则敏感柱体光纤光栅侧受力记为压缩力。