一種具有過載保護(hù)功能的光纖布喇格光柵稱重傳感器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提出了一種具有過載保護(hù)功能的光纖布喇格光柵稱重傳感器，屬于傳感器，具體結(jié)構(gòu)包括圓柱形彈性體，彈性體側(cè)面中部位置設(shè)置有光纖布喇格光柵，光纖布喇格光柵與外部信號解調(diào)系統(tǒng)相連，用于檢測光纖布喇格光柵中心反射波長的改變量。彈性體的外側(cè)設(shè)置有外殼，彈性體底部有底座。彈性體內(nèi)部設(shè)置有垂直于彈性體中心線的內(nèi)柱，內(nèi)柱底部通過匹配螺紋與底座固定在一起，使用內(nèi)柱就可以設(shè)置稱重傳感器的測重上限，同時(shí)系統(tǒng)能在被測物超過測重傳感器所能測量的最大重量時(shí)發(fā)出警報(bào)，從而使光纖布喇格光柵稱重傳感器具備過載保護(hù)的功能。
【專利說明】一種具有過載保護(hù)功能的光纖布喇格光柵稱重傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)力傳感器，尤其涉及一種具有過載保護(hù)功能的光纖布喇格 光柵稱重傳感器。

【背景技術(shù)】
[0002] 稱重傳感器是一種把被測量信息轉(zhuǎn)換成另一種可測量的輸出信息的應(yīng)力傳感器。 目前已有的稱重傳感器主要有電感式、壓電式、電阻應(yīng)變式、電容式、以及近年來發(fā)展起來 的光纖布喇格光柵稱重傳感器。光纖布喇格光柵傳感器采用波長測量技術(shù)，在測量精度和 可靠性上具有明顯優(yōu)勢，已經(jīng)在橋梁結(jié)構(gòu)健康檢測、電力系統(tǒng)、大壩、建筑物等領(lǐng)域獲得廣 泛應(yīng)用。目前，光纖布喇格光柵傳感器已可實(shí)現(xiàn)溫度、加速度、微量位移、應(yīng)變等參數(shù)的測 量。
[0003] 光纖布喇格光柵稱重傳感器是光纖布喇格光柵傳感器的一種。隨著近些年光纖布 喇格光柵稱重傳感器的發(fā)展，很多學(xué)者提出了多種結(jié)構(gòu)的光纖布喇格光柵稱重傳感器，其 中對柱式稱重傳感器的研究非常廣泛。但是，目前的光纖布喇格光柵稱重傳感器在被測物 過載時(shí)會造成光纖布喇格光柵傳感頭的損壞，即過載時(shí)會造成傳感器的損壞。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0004] 本實(shí)用新型的任務(wù)是針對現(xiàn)有光纖布喇格光柵稱重傳感器的不足提出一種具有 過載保護(hù)功能的光纖布喇格光柵稱重傳感器，該光纖布喇格光柵稱重傳感器可確保被測物 過載時(shí)傳感器不受到嚴(yán)重破壞。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了下述技術(shù)方案：該光纖光柵稱重傳感器采 用柱式結(jié)構(gòu)，中間為彈性體，彈性體的外側(cè)設(shè)置有外殼，彈性體的側(cè)面中部位置均勻設(shè)置有 光纖布喇格光柵，光纖布喇格光柵通過粘貼的方式固定在彈性體外側(cè)的中部位置。當(dāng)被測 物作用在彈性體上時(shí)，彈性體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生機(jī)械變形，從而將應(yīng)力傳遞給光纖布喇格光柵，最終 引起光纖布喇格光柵反射波長的改變，通過檢測布拉格波長的變化就可以檢測出應(yīng)力的大 小。沿著彈性體縱向中心線設(shè)置有內(nèi)柱，內(nèi)柱從彈性體下部插入彈性體，且從彈性體對稱的 另一端穿出，內(nèi)柱頂端與彈性體凹槽內(nèi)壁有一定空隙，空隙的間距用來設(shè)置過載保護(hù)時(shí)彈 性體應(yīng)變的臨界值。隨著彈性體負(fù)荷的增大，彈性體由于機(jī)械形變會接觸到內(nèi)柱，因此可以 限制光纖布喇格光柵的受力強(qiáng)度，使該稱重傳感器具有過載保護(hù)的功能。
[0006] 本實(shí)用新型提出的一種具有過載保護(hù)功能的光纖布喇格光柵稱重傳感器，具備過 載保護(hù)功能的稱重傳感器可以通過檢測施加在彈性體上載荷的值來檢測是否過載。當(dāng)我們 獲取彈性體載荷達(dá)到臨界值的信息時(shí)，就可以通過提取光纖布喇格光柵對應(yīng)波長的變化信 息來發(fā)出警報(bào)。本實(shí)用新型中，具有過載保護(hù)功能的光纖布喇格光柵稱重傳感器的具體工 作原理為：在彈性體內(nèi)部設(shè)置內(nèi)柱，隨著施加于彈性體的載荷逐漸增大，當(dāng)彈性體的形變足 夠大時(shí)，也會同時(shí)達(dá)到彈性體預(yù)設(shè)臨界值，這時(shí)我們就可以通過外部光纖布喇格光柵解調(diào) 系統(tǒng)對應(yīng)的光纖布喇格光柵波長變化預(yù)設(shè)值發(fā)出警報(bào)，同時(shí)停止稱重傳感器的工作，從而 實(shí)現(xiàn)保護(hù)本實(shí)用新型中稱重傳感器彈性體的目的。
[0007]稱重傳感器彈性體的理想材料應(yīng)該是線彈性的，在彈性體受力面積一定的情況 下，其載荷P與應(yīng)變之間應(yīng)嚴(yán)格成正比。但是實(shí)際的彈性體材料不會嚴(yán)格符合P- 的線 性關(guān)系，一定情況下彈性體容易發(fā)生非線性彈性形變，甚至發(fā)生微塑性形變。在這里，我們 假設(shè)本專利所述的具有過載保護(hù)功能的光纖布喇格光柵稱重傳感器彈性體材料的微塑性 形變非常小，接近于理想線性情況。

【權(quán)利要求】
1. 一種具有過載保護(hù)功能的光纖布喇格光柵稱重傳感器，包括彈性體，其特征是：所 述彈性體的側(cè)面中部位置均勻設(shè)置有光纖布喇格光柵，所述彈性體的下部有底座，所述彈 性體內(nèi)部有沿圓柱形彈性體中心線且垂直于底座的內(nèi)柱，內(nèi)柱底部通過匹配螺紋與底座固 定在一起，所述彈性體外側(cè)設(shè)置有外殼，并通過外殼封裝傳感器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有過載保護(hù)功能的光纖布喇格光柵稱重傳感器，其特 征是：所述彈性體為圓柱形結(jié)構(gòu)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有過載保護(hù)功能的光纖布喇格光柵稱重傳感器，其特 征是：所述底座為底面積略大于彈性體的規(guī)則形狀物體。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有過載保護(hù)功能的光纖布喇格光柵稱重傳感器，其特 征是：所述內(nèi)柱為微塑性形變遠(yuǎn)小于彈性體微塑性形變的材料制成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有過載保護(hù)功能的光纖布喇格光柵稱重傳感器，其特 征是：所述光纖布喇格光柵為2個(gè)或4個(gè)，平行或垂直固定在彈性體的側(cè)面中部位置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有過載保護(hù)功能的光纖布喇格光柵稱重傳感器，其特 征是：所述外殼為金屬材料。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有過載保護(hù)功能的光纖布喇格光柵稱重傳感器，其特 征是：所述光纖布喇格光柵設(shè)有穿過外殼并可與外部的光纖布喇格光柵信號解調(diào)系統(tǒng)連接 的引線。
【文檔編號】G01G3/12GK204241077SQ201420617064
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月24日
【發(fā)明者】路浩亮, 萬生鵬, 龔強(qiáng) 申請人:南昌航空大學(xué)