專利名稱：強(qiáng)度解調(diào)型光纖光柵稱重計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種強(qiáng)度解調(diào)型光纖光柵稱重計(jì)。
背景技術(shù)：
光纖傳感器與傳統(tǒng)的傳感器相比，光纖傳感器具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)靈敏度高、重量輕、體積小、抗電磁干擾、耐腐蝕、本質(zhì)安全。由于光纖傳感器是利用光波傳輸信息，而光纖 又是電絕緣、耐腐蝕的傳輸媒質(zhì)，這使它可以方便有效地用于各種大型機(jī)電、石油化工、礦 井等強(qiáng)電磁干擾和易燃易爆等惡劣環(huán)境中。相比與其他眾多的傳感器，光纖傳感器體積小、 適合埋入式結(jié)構(gòu)、安裝方便、檢測(cè)靈敏度高、壽命長、不易受外界干擾、耐高(低)溫、耐腐蝕 等諸多優(yōu)點(diǎn)。鑒于光纖傳感器的如上優(yōu)勢(shì)，光纖傳感器的應(yīng)用范圍很廣，幾乎涉及國民經(jīng)濟(jì) 的所有重要領(lǐng)域和人們的日常生活，尤其可以安全有效地在惡劣環(huán)境中使用，解決了許多 行業(yè)多年來一直存在的技術(shù)難題，具有很大的市場需求。近年來，光纖光柵傳感器越來越為人們所重視。這種新型傳感器的工作原理是，把 被測(cè)參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換為光纖光柵工作波長的變化，通過檢測(cè)光纖光柵的工作波長變化獲知 被測(cè)參數(shù)的大小。光纖光柵傳感器除了具有其它類型光纖傳感器所共有的抗干擾能力強(qiáng)、 可靠性好、耐腐蝕、本質(zhì)安全防爆、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)之外，還具有編碼方式可靠、易于 復(fù)用和組網(wǎng)等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。但是傳統(tǒng)的利用波長測(cè)量的光纖光柵傳感器測(cè)量系統(tǒng)造價(jià)昂貴， 測(cè)量需要進(jìn)行波長掃描，因此反應(yīng)時(shí)間長，測(cè)量速度慢，不能用于高速測(cè)量和實(shí)時(shí)監(jiān)控。姜 德生等人提出利用反射譜完全相同的兩個(gè)啁啾光纖光柵串聯(lián)進(jìn)行傳感解調(diào)應(yīng)變，但是，這 種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且需要兩根啁啾光纖光柵，增加的結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種適用于實(shí)際應(yīng)用，具有較寬工作范 圍，并且結(jié)構(gòu)簡單、低成本的強(qiáng)度解調(diào)型光纖光柵稱重計(jì)。本實(shí)用新型包括寬帶光源、光探測(cè)器、耦合器、圓臺(tái)、光纖光柵、支架、載物臺(tái)、三腳 圓盤基座。片狀長條形的載物臺(tái)一端底面與圓臺(tái)的頂面固定設(shè)置，載物臺(tái)另一端邊沿垂直 固定設(shè)置支架。圓臺(tái)的底面與三腳圓盤基座配合，光纖光柵沿圓臺(tái)的中軸線設(shè)置在彈性基 體材料圓臺(tái)中，光纖光柵始端位于圓臺(tái)的頂面，光纖光柵末端位于圓臺(tái)的底面并通過光纖 與耦合器的檢測(cè)端連接，耦合器的輸入端與寬帶光源光連接，耦合器的輸出端與光探測(cè)器 光連接。所述的圓臺(tái)的底面半徑至少為圓臺(tái)的頂面半徑的兩倍以上。本實(shí)用新型所具有的優(yōu)點(diǎn)1.整個(gè)稱重計(jì)只用到一根普通光纖光柵。該稱重計(jì)集“傳感”與“解調(diào)”功能于一 體，通過光探測(cè)器PD直接探測(cè)到光功率，對(duì)后端設(shè)備要求低；2.利用圓臺(tái)結(jié)構(gòu)，將重力轉(zhuǎn)化成光纖光柵反射譜帶寬的變化量，繼而通過PD探測(cè) 得到光功率變化，達(dá)到強(qiáng)度解調(diào)的目的，成功解決了波長解調(diào)成本高的弊端。[0010] 3.不同重量范圍的被測(cè)物可置于載物臺(tái)上的不同位置，越重的被測(cè)物放在越遠(yuǎn)離
圓臺(tái)中心的位置從而擴(kuò)大整個(gè)裝置測(cè)量范圍。 4.用彈性聚合物封裝光纖光柵起到保護(hù)光柵的作用。
圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步描述。如圖1所示，強(qiáng)度解調(diào)型光纖光柵稱重計(jì)，包括支架1、載物臺(tái)2、光纖光柵3、圓臺(tái) 4、三腳圓盤基座5、耦合器6、寬帶光源7、光探測(cè)器8。光纖光柵3采用普通的3cm長的光纖光柵。用彈性聚合物封裝成圓臺(tái)4，或?qū)⒐饫w 光柵3嵌入一彈性基體材料圓臺(tái)4中。保證光纖光柵3位于圓臺(tái)4軸心位置。圓臺(tái)4為彈性聚合物，圓臺(tái)4的底面半徑至少為圓臺(tái)的頂面半徑的兩倍以上。將 光纖光柵3嵌入一彈性基體材料圓臺(tái)4中，且讓其位于圓臺(tái)形彈性體的中心，圓臺(tái)4和光纖 光柵3組成“彈性體和光纖光柵復(fù)合體”，以下簡稱復(fù)合體。片狀長條形的載物臺(tái)2 —端底面與圓臺(tái)4的頂面固定設(shè)置，載物臺(tái)2另一端邊沿 垂直固定設(shè)置支架1。圓臺(tái)4的底面與三腳圓盤基座5配合。支撐載物臺(tái)2的兩根支架1 和三腳圓盤基座5的三跟腳在同一平面上。不同重量范圍的被測(cè)物可置于載物臺(tái)2上的不 同位置，被測(cè)物越重，則放置于越遠(yuǎn)離圓臺(tái)中心的位置從而擴(kuò)大整個(gè)裝置測(cè)量范圍。三腳圓盤基座5中心打有一小孔，光纖光柵3沿圓臺(tái)的中軸線設(shè)置在彈性基體材 料圓臺(tái)4中，光纖光柵3始端位于圓臺(tái)4的頂面，光纖光柵3末端位于圓臺(tái)4的底面并通過 光纖、穿過三腳圓盤5的小孔與耦合器6的檢測(cè)端連接，耦合器6的輸入端與寬帶光源7光 連接，耦合器6的輸出端與光探測(cè)器8光連接。寬帶光源7與耦合器6相連，通過耦合器6，光射入光纖光柵3。當(dāng)被測(cè)物放于載 物臺(tái)2上時(shí)，復(fù)合體受壓力作用。設(shè)光纖光柵和彈性基體在對(duì)稱軸方向加載以后所產(chǎn)生的 應(yīng)變是一樣的，即加載前后垂直于軸的截面保持為平面。由于圓臺(tái)不同的厚度層上面積逐 漸變化，所以光柵產(chǎn)生的應(yīng)變也逐漸變化，從而引起光纖光柵反射譜帶寬的變化AB，通過 光探測(cè)器8探測(cè)得到功率的變化A P后可解調(diào)出A B，繼而可得到應(yīng)變￡，再通過力學(xué)知識(shí) 就可得到所測(cè)物體的重量。
權(quán)利要求強(qiáng)度解調(diào)型光纖光柵稱重計(jì)，包括寬帶光源、光探測(cè)器、耦合器、圓臺(tái)、光纖光柵、支架、載物臺(tái)和三腳圓盤基座，其特征在于片狀長條形的載物臺(tái)一端底面與圓臺(tái)的頂面固定設(shè)置，載物臺(tái)另一端邊沿垂直固定設(shè)置支架；圓臺(tái)的底面與三腳圓盤基座配合，光纖光柵沿圓臺(tái)的中軸線設(shè)置在彈性基體材料圓臺(tái)中，光纖光柵始端位于圓臺(tái)的頂面，光纖光柵末端位于圓臺(tái)的底面并通過光纖與耦合器的檢測(cè)端連接，耦合器的輸入端與寬帶光源光連接，耦合器的輸出端與光探測(cè)器光連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)度解調(diào)型光纖光柵稱重計(jì)，其特征在于所述的圓臺(tái)的底 面半徑至少為圓臺(tái)的頂面半徑的兩倍以上。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種強(qiáng)度解調(diào)型光纖光柵稱重計(jì)。傳統(tǒng)的光纖光柵傳感器測(cè)量設(shè)備造價(jià)昂貴，測(cè)量反應(yīng)時(shí)間長，測(cè)量速度慢。本實(shí)用新型包括寬帶光源、光探測(cè)器、耦合器、圓臺(tái)、光纖光柵、支架、載物臺(tái)、三腳圓盤基座。片狀長條形載物臺(tái)一端底面與圓臺(tái)頂面固定設(shè)置，載物臺(tái)另一端邊沿垂直固定設(shè)置支架。圓臺(tái)的底面與三腳圓盤基座配合，光纖光柵沿圓臺(tái)的中軸線設(shè)置在彈性基體材料圓臺(tái)中，光纖光柵始端位于圓臺(tái)的頂面，光纖光柵末端位于圓臺(tái)的底面并通過光纖與耦合器的檢測(cè)端連接，耦合器的輸入端與寬帶光源光連接，耦合器的輸出端與光探測(cè)器光連接。本實(shí)用新型集“傳感”與“解調(diào)”功能于一體，通過光探測(cè)器PD直接探測(cè)到光功率，對(duì)后端設(shè)備要求低。
文檔編號(hào)G01G9/00GK201561793SQ200920294860
公開日2010年8月25日 申請(qǐng)日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者張淑琴, 胡李敏, 董新永, 趙春柳, 金尚忠 申請(qǐng)人:中國計(jì)量學(xué)院