[发明专利]基于光纤光栅的力矢量测量装置

权利要求书

1.基于光纤光栅的力矢量测量装置，包括柔性实体和光纤光栅传感阵列，其特征在于：所述光纤光栅传感阵列设置在柔性实体(1)内部，所述柔性实体(1)内含空心球腔(2)，并且柔性实体(1)呈正方体设置，光纤光栅传感阵列包括第一光纤光栅串(3)和第二光纤光栅串(4)，所述第一光纤光栅串(3)和第二光纤光栅串(4)均嵌设在柔性实体(1)内部并且位于空心球腔(2)的下方；

所述第一光纤光栅串(3)包括第一光纤(301)、第一光纤光栅(302)和第二光纤光栅(303)，所述第一光纤光栅(302)和第二光纤光栅(303)设置在平行于Y轴的第一光纤(301)上，并且第一光纤光栅(302)和第二光纤光栅(303)位于空心球腔(2)的两侧；

所述第二光纤光栅串(4)包括第二光纤(401)、第三光纤光栅(402)和第四光纤光栅(403)，所述第三光纤光栅(402)和第四光纤光栅(403)设置在平行于X轴的第二光纤(401)上，并且第三光纤光栅(402)和第三光纤光栅(402)位于空心球腔(2)的两侧；

所述第一光纤(301)和第二光纤(401)呈90°垂直布置于同一平面内并且交叉点位于所述柔性实体(1)底面中心与所述空心球腔(2)中心的连线上。

2.根据权利要求1所述的基于光纤光栅的力矢量测量装置，其特征在于：所述第一光纤光栅(302)与第二光纤光栅(303)、第三光纤光栅(402)与第四光纤光栅(403)关于第一光纤(301)与第二光纤(401)的交叉点呈中心对称设置。

3.根据权利要求1所述的基于光纤光栅的力矢量测量装置，其特征在于：所述第一光纤光栅(302)与所述第二光纤光栅(303)、所述第三光纤光栅(402)与所述第四光纤光栅(403)之间的距离大于所述空心球腔(2)半径且小于所述柔性实体(1)边长。

4.根据权利要求1所述的基于光纤光栅的力矢量测量装置，其特征在于：所述空心球腔(2)的直径小于柔性实体(1)的边长，所述柔性实体(1)采用硅胶溶液倒入模具中预制成型。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的基于光纤光栅的力矢量测量装置，其特征在于：该装置的使用步骤如下：

步骤一：宽带光源发出的光经过3dB耦合器后分为两路分别进入由第一光纤光栅串(3)和第二光纤光栅串(4)构成的光纤光栅传感阵列；

步骤二：经光纤光栅传感阵列测量后，携带测量信息的反射光再次返回至3dB耦合器并进入光纤光栅传感解调仪；

步骤三：计算机通过与光纤光栅传感解调仪通信来获取检测到的光纤光栅传感阵列中的光纤光栅的应变及中心波长变化信息，在计算机中以相应的解调矩阵来计算并显示光纤光栅传感阵列所受力的大小和方向。