光纖布拉格光柵微位移傳感器及其測量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光纖布拉格光柵微位移傳感器及其測量方法，該光纖布拉格光柵傳感器由圓柱型內(nèi)殼，外殼構(gòu)成，在內(nèi)殼與外殼之間的四個對稱方向上放置四塊不銹鋼彈性膜片，彈性膜片與外殼接觸的地方焊接固定，利用四塊彈性膜片的壓力將外殼固定在內(nèi)殼上，四塊彈性膜片上都粘有光纖布拉格光柵，光纖光柵水平放置，內(nèi)殼固定，外殼受到外部微位移變化的作用，外殼與內(nèi)殼相對位置發(fā)生變化，膜片的發(fā)生形變，帶動上面的布拉格光柵發(fā)生形變，光纖布拉格光柵波長發(fā)生漂移。由于四塊膜片的形變各異，可以通過分析四只布拉格光柵的波長漂移情況判斷位移變化的大小和方向。
【專利說明】光纖布拉格光柵微位移傳感器及其測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光纖傳感【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種圓柱型光纖布拉格光柵微位移傳感器，屬于光纖傳感器件。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖布拉格光柵微位移傳感器是根據(jù)布拉格光柵的應(yīng)變敏感特性，當(dāng)布拉格光柵受到軸向應(yīng)變作用，光柵的空間周期(即光柵柵距)發(fā)生變化，布拉格反射波長將會發(fā)生變化，通過光譜分析儀可以對中心波長漂移量的進(jìn)行測量，由此可以檢測出位移變化的大小。由于光纖布拉格光柵傳感器不僅繼承了光纖傳感器的各種優(yōu)點(diǎn)，如結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、抗干擾、抗腐蝕等，還具有波長編碼、波分復(fù)用等優(yōu)點(diǎn)。
[0003]現(xiàn)有的光纖光柵位移傳感器只能檢測出位移的大小，然而位移是矢量，既有大小，也有方向，這就不僅需要能檢測出位移的大小，同時也要反映出位移發(fā)生的方向的傳感器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種光纖布拉格光柵微位移傳感器及其測量方法，本發(fā)明采取內(nèi)外殼互相嵌套和差動式測量相結(jié)合的方式，不僅提高了傳感靈敏度，而且可以同時判斷出位移發(fā)生的方向。
[0005]本發(fā)明所米用的技術(shù)方案是:一種光纖布拉格光柵微位移傳感器，包括外殼、內(nèi)殼，內(nèi)殼設(shè)置在外殼內(nèi)部，內(nèi)殼和外殼之間還設(shè)有光纖布拉格光柵。
[0006]進(jìn)一步地，外殼 和內(nèi)殼均采用圓柱形。
[0007]進(jìn)一步地，光纖布拉格光柵設(shè)置在彈性膜片上。
[0008]進(jìn)一步地，彈性膜片采用不銹鋼，并在內(nèi)殼與外殼之間的四個對稱方向上放置。
[0009]進(jìn)一步地,光纖布拉格光柵環(huán)繞內(nèi)殼,并與內(nèi)殼底面平行。
[0010]進(jìn)一步地，彈性膜片與內(nèi)殼相接觸，并焊接在外殼上。
[0011]光纖布拉格光柵微位移傳感器的測量方法，包括:
[0012]外殼受到與水平方向成e角，大小為h的位移作用之后，通過檢測光纖布拉格光柵的布拉格波長垂直方向漂移量△ Xmn、水平方向漂移量△ Xpq，分別計(jì)算得出彈性膜片垂直方向變化量MN、水平方向變化量PQ，然后根據(jù)下式計(jì)算得出h和0的大小:
【權(quán)利要求】
1.光纖布拉格光柵微位移傳感器，其特征在于:包括外殼(I)、內(nèi)殼(2),內(nèi)殼(2)設(shè)置在外殼(I)內(nèi)部，內(nèi)殼(2)和外殼(I)之間還設(shè)有光纖布拉格光柵(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于:外殼(I)和內(nèi)殼(2)均采用圓柱形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于:光纖布拉格光柵(4)設(shè)置在彈性膜片(3)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的傳感器，其特征在于:彈性膜片(3)采用不銹鋼，并在內(nèi)殼(2)與外殼(I)之間的四個對稱方向上放置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于:光纖布拉格光柵(4)環(huán)繞內(nèi)殼(2),并與內(nèi)殼(2)底面平行。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的傳感器，其特征在于:彈性膜片(3)與內(nèi)殼(2)相接觸，并焊接在外殼(I)上。
7.光纖布拉格光柵微位移傳感器的測量方法，其特征在于包括: 外殼(I)受到與水平方向成Θ角，大小為h的位移作用之后，通過檢測光纖布拉格光柵(4)的布拉格波長垂直方向漂移量Λ λΜ、水平方向漂移量Λ Xpq，分別計(jì)算得出彈性膜片(3)垂直方向變化量MN、水平方向變化量PQ，然后根據(jù)下式計(jì)算得出h和Θ的大小:
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于:通過檢測得到的ΛλΜ、Δ Apq，計(jì)算麗、PQ的方法是根據(jù)下述兩式:
ΜΝ=1/3.5*Λ 入麗
PQ=l/3.5*Λ λΡ(3 其中，Δ λ MN、Δ λ pq的單位為臟，麗、PQ的單位為nm。
【文檔編號】G01B11/02GK103673895SQ201310638542
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月29日
【發(fā)明者】徐軍, 羅慕堯, 蔣晶, 張林秀 申請人:華中科技大學(xué)