[发明专利]一种增敏型可调精度的光纤光栅微位移传感器及其传感方法

说明书

一种增敏型可调精度的光纤光栅微位移传感器及其传感方法，包括传感器外壳、可动杠杆机构、测量装置。可动杠杆机构中：空心套杆通过滑动支座套接在圆柱导轨上；圆柱导轨通过固定支座与固定支座固定杆连接，其另一端固定在外壳内壁，滑动支座能够沿着圆柱导轨移动；短转杆两端分别与滑动支座和长转杆铰接，长转杆两端分别与固定支座铰接、与圆弧形带齿曲杆固接。测量装置中：条状齿板与圆弧形带齿曲杆紧密啮合，条状齿板与等强度梁固连，两个光栅分别位于等强度梁的受拉受压表面。最终将待测外界微小位移转化为圆弧形带齿曲杆的位移，带动等强度梁弯曲，通过光纤光栅得到放大后的位移改变量。本发明可以对微位移进行测量，结构简单，使用方便，精度高。

技术领域

本发明属于光纤光栅传感相关技术领域，涉及一种增敏型可调精度的光纤光栅微位移传感器及其传感方法。

背景技术

上世纪七八十年代以来，光纤传感技术这样一种以光为载体，光纤为媒介，来感知外界各种对象并进行在时空上的多参量定量精确测定和监测的新型传感技术得以迅速发展和广泛应用。由于其对电磁干扰的抵抗能力强、可对环境温度进行修正、尺寸小重量轻、便于工业化生产和重复使用等优点，已经在比如医学、材料、水工、建筑、采矿等各类领域中逐渐取代传统传感技术。

现有的位移传感器往往是实际位移到变形检测机构的直接传递，但对于某些微小位移会产生精度不足导致测量结果误差较大的问题。

发明内容

本发明提出的目的在于解决上述现有技术的问题，通过提供一种量程可调光纤光栅微位移传感器及其传感方法，其依靠机械传动结构来成倍放大外界微小位移，能够达到精确测量的效果。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种增敏型可调精度的光纤光栅微位移传感器，所述的光纤光栅微位移传感器包括传感器外壳1、壳内的可动杠杆机构、测量装置；其中：

所述的传感器外壳1为一长方体箱体：所述箱体一个长侧板后端开有通孔13用于安装空心套杆8；箱体另一侧板后端固定有固定支座固定杆12，固定支座固定杆12与通孔13位置对应，且固定支座固定杆12与通孔13之间依次设置固定支座6、圆柱导轨10、滑动支座7、空心套杆8。所述箱体前端短侧板上设有两个用于穿过光纤21的光纤通孔14、15；所述的箱体前端板内表面的中部固定有等强度梁固定板11，等强度梁固定板11沿箱体长度方向布置，且其顶部与等强度梁2的底部固接。

所述的可动杠杆机构为本发明的主体结构，主要包括：圆柱导轨10、固定支座6、滑动支座7、空心套杆8、长转杆4、短转杆5、固定支座固定杆12。所述的空心套杆8从通孔13插入传感器外壳1后通过滑动支座7套接在圆柱导轨10上，其中空心套杆8与滑动支座7之间固定连接，空心套杆8和滑动支座7的中心通孔直径大于圆柱导轨10外径；圆柱导轨10另一端通过固定支座6与固定支座固定杆12一端连接，固定支座固定杆12另一端固定在传感器外壳1长侧板内表面。空心套杆8、圆柱导轨10、固定支座固定杆12三者安装后与传感器外壳1宽边方向平行布置。所述的滑动支座7中心设有通孔71，安装于圆柱导轨10上，其能够沿着圆柱导轨10前后移动，这也是测量的位移方向。所述的固定支座6中心两侧设有盲孔，分别安装固定支座固定杆12端部和圆柱导轨10端部，圆柱导轨10另一端与空心套杆8连接。所述的短转杆5两端打孔，通过销钉与滑动支座7和长转杆4铰接；所述的长转杆4一端打孔，该端通过销钉与固定支座6铰接，且该端能够绕销钉处转动，长转杆4另一端和圆弧形带齿曲杆3一侧固定连接，长转杆4中部留槽，作为其与短转杆5铰接的空间，在槽体两侧设有平行等距分布的一系列销钉孔42，短转杆5通过连接不同的销钉孔42达到改变量程的目的。滑动支座7只在沿圆柱导轨10方向的产生位移，使得滑动支座7的运动方向和测量方向保持一致，测量方向指圆柱导轨10的轴向。