本發(fā)明屬于光學(xué)傳感器技術(shù)，具體涉及一種基于光纖光柵的線位移傳感器。

背景技術(shù)：

機電系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)在航空上能夠久用不衰是由于其具有許多獨特的優(yōu)點。但是，它們也存在一些固有的缺陷，最主要的是不能防御雷電、電磁干擾和電磁沖擊等。隨著現(xiàn)代飛機性能不斷提高、飛機的大型化和采用余度技術(shù)及電子設(shè)備日趨復(fù)雜化，必然導(dǎo)致電纜用量增加、線路布局復(fù)雜，增加了各線路間的干擾、地環(huán)流的相互影響等，使系統(tǒng)不能正常工作。目前的防護措施是采用電磁屏蔽套，然而不可能完全防御電磁干擾，卻導(dǎo)致飛機重量的增加。未來飛機希望用復(fù)合材料代替鋁合金，特別是飛機鋁合金蒙皮的替代很大程度上減弱甚至消除了電磁屏蔽作用。另外，飛機外部的核爆炸產(chǎn)生的電磁輻射以及機載的大功率激光、定向能武器等裝備，從低頻到高頻在電、磁領(lǐng)域產(chǎn)生相當(dāng)高強度的電磁干擾，對電傳操縱系統(tǒng)危害極大。

光傳操縱系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)的電傳操控系統(tǒng)有顯著的優(yōu)點，如可有效地防御雷電、電磁干擾和電磁沖擊，對核爆引起的電磁脈沖不敏感，不存在金屬導(dǎo)線固有的地回流。同時具有體積小、重量輕、傳輸容量大等優(yōu)點，從而能夠大大改善飛機的操縱品質(zhì)，提高飛控系統(tǒng)的可靠性和生存能力。國外從二十世紀(jì)七十年代就開始了光傳操縱系統(tǒng)的研究，作為光傳操縱系統(tǒng)關(guān)鍵測量元件的光位移傳感器也同時進入了研發(fā)階段。光位移傳感器可基于多種光學(xué)原理實現(xiàn)，其中使用光纖光柵作為傳感器核心敏感元件，使傳感器具有靈敏度高、電絕緣性好、尺寸小、重量輕、抗電磁干擾、抗腐蝕、易與波分復(fù)用和時分復(fù)用系統(tǒng)相結(jié)合建立分布式測量系統(tǒng)等獨特優(yōu)點，成為國內(nèi)外研發(fā)人員重點關(guān)注的一種光位移傳感器。

本發(fā)明的目的是：本發(fā)明設(shè)計了一種基于光纖光柵的線位移傳感器，這種傳感器相對于傳統(tǒng)電磁線位移傳感器具有抗電磁干擾、易復(fù)用、可組成分布傳感網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點，是電磁傳感器優(yōu)良的補充和替代品。同時可以根據(jù)具體使用環(huán)境，設(shè)計成微小線位移傳感器，應(yīng)用在小型飛行器等載體上。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種基于光纖光柵的線位移傳感器是由殼體1、雙等強懸臂梁2、楔形運動鐵芯3、后蓋4、光纖光柵5、光學(xué)膠6組成；光纖光柵5通過光學(xué)膠6分別在雙等強懸臂梁2的第一等強懸臂梁11和第二等強懸臂梁12上下表面中線部分的凹槽13內(nèi)粘接，將尾纖10通過尾纖引出孔9引出，雙等強懸臂梁2通過懸臂梁固定端7安裝在殼體1內(nèi)，并用光學(xué)膠6通過點膠孔8粘接。將楔形運動鐵芯3沿導(dǎo)槽10插入殼體1內(nèi)，然后將后蓋4粘貼在殼體1上。

本發(fā)明的測量線位移原理是利用光纖光柵5對軸向應(yīng)變敏感的特性，當(dāng)楔形運動鐵芯3前后運動時，將對第一等強懸臂梁11和第二等強懸臂梁12施加撓度，使其產(chǎn)生應(yīng)變且上下表面凹槽13位置產(chǎn)生的應(yīng)變大小相等，上表面產(chǎn)生負應(yīng)變，下表面產(chǎn)生正應(yīng)變。第一等強懸臂梁11和第二等強懸臂梁12上的應(yīng)變將傳遞到光纖光柵5上，引起光纖光柵5的中心波長發(fā)生變化。同時光纖光柵5也對溫度敏感，通過對同一個等強懸臂梁上下表面對稱排布的光纖光柵5中心波長值的變化量進行解調(diào)，即可消除溫度引起的中心波長漂移，得到第一等強懸臂梁11和第二等強懸臂梁12的軸向應(yīng)變，從而得到楔形運動鐵芯3的位移量。

本發(fā)明的優(yōu)點是：本發(fā)明具有靈敏度高、電絕緣性好、尺寸小、抗電磁干擾、易與波分復(fù)用和時分復(fù)用系統(tǒng)相結(jié)合建立分布式測量系統(tǒng)等獨特優(yōu)點。同時可以根據(jù)具體使用環(huán)境，制成微小線位移傳感器，應(yīng)用在小型飛行器等載體上。

附圖說明

圖1是基于光纖光柵的線位移傳感器正視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是基于光纖光柵的線位移傳感器俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是傳感器工作示意圖；

具體實施方式

下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明作進一步說明。

參見圖1和圖2，本發(fā)明是由殼體1、雙等強懸臂梁2、楔形運動鐵芯3、后蓋4、光纖光柵5、光學(xué)膠6組成；光纖光柵5通過光學(xué)膠6分別在雙等強懸臂梁2的第一等強懸臂梁11和第二等強懸臂梁12上下表面中線部分的凹槽13內(nèi)粘接，將尾纖10通過尾纖引出孔9引出，雙等強懸臂梁2通過懸臂梁固定端 7安裝在殼體1內(nèi)，并用光學(xué)膠6通過點膠孔8粘接。將楔形運動鐵芯3沿導(dǎo)槽10插入殼體1內(nèi)，然后將后蓋4粘貼在殼體1上。

參見圖3，將線位移傳感器17通過光纖19與光纖耦合器16相連，光纖耦合器16連接解調(diào)儀15，然后通過數(shù)據(jù)傳輸線18將解調(diào)儀15與計算機14連接。

參見圖1、圖2和圖3，解調(diào)儀15發(fā)出的寬帶光通過光纖18和光纖耦合器15入射到線位移傳感器17的光纖光柵5上，并接收通過光纖18和光纖耦合器15返回的窄帶光。當(dāng)楔形運動鐵芯3前后運動時，將對第一等強懸臂梁11和第二等強懸臂梁12施加撓度，使其產(chǎn)生應(yīng)變且上下表面凹槽13位置產(chǎn)生的應(yīng)變大小相等，上表面產(chǎn)生負應(yīng)變，下表面產(chǎn)生正應(yīng)變。第一等強懸臂梁11和第二等強懸臂梁12的應(yīng)變將傳遞到光纖光柵5上，引起光纖光柵5產(chǎn)生應(yīng)變，使其中心波長發(fā)生變化。光纖光柵5同時對溫度敏感，溫度波動也能造成其中心波長的變化。通過對同一個等強懸臂梁上下表面對稱排布的光纖光柵5中心波長值的變化量進行解調(diào)，即可消除溫度引起的中心波長漂移，得到第一等強懸臂梁11和第二等強懸臂梁12的軸向應(yīng)變，從而得到楔形運動鐵芯3的位移量。