一種基于光纖光柵的角位移傳感器制造技術

本發明專利技術涉及的是一種基于光纖光柵的角位移傳感器，它是由殼體(1)、等強懸臂梁(3)、光纖光柵(4)、等速螺線凸輪(5)、轉軸(6)、前部軸承(7)、尾部軸承(8)、后蓋(9)組成；分別在等強懸臂梁(3)上下表面中軸線處通過光學膠11固定兩根光纖光柵(4)；等強懸臂梁固定底座2和等強懸臂梁(3)為一體，由螺栓(10)固定在殼體(1)底部，尾纖(12)由尾纖引出孔(13)引出；前部軸承(7)和尾部軸承(8)分別固定在殼體(1)的前部和后蓋(9)上。本發明專利技術具有測量角度范圍大，光信號在光纖內部傳輸，抗電磁干擾、環境適應性強，易與波分復用和時分復用系統相結合建立分布式測量系統等獨特優點。

【技術實現步驟摘要】
一種基于光纖光柵的角位移傳感器
本專利技術屬于光學傳感器技術，具體涉及一種基于光纖光柵的角位移傳感器。
技術介紹
機電系統和液壓系統在航空上能夠久用不衰是由于其具有許多獨特的優點。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。隨著現代飛機性能不斷提高、飛機的大型化和采用余度技術及電子設備日趨復雜化，必然導致電纜用量增加、線路布局復雜，增加了各線路間的干擾、地環流的相互影響等，使系統不能正常工作。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，卻導致飛機重量的增加。未來飛機希望用復合材料代替鋁合金，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、磁領域產生相當高強度的電磁干擾，對電傳操縱系統危害極大。光傳操縱系統相對于傳統的電傳操控系統有顯著的優點，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，不存在金屬導線固有的地回流。同時具有體積小、重量輕、傳輸容量大等優點，從而能夠大大改善飛機的操縱品質，提高飛控系統的可靠性和生存能力。國外從二十世紀七十年代就開始了光傳操縱系統的研究，作為光傳操縱系統關鍵測量元件的光位移傳感器也同時進入了研發階段。光位移傳感器可基于多種光學原理實現，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、易與波分復用和時分復用系統相結合建立分布式測量系統等獨特優點，成為國內外研發人員重點關注的一種光位移傳感器。本專利技術的目的是：本專利技術設計了一種基于光纖光柵的角位移傳感器，這種傳感器相對于傳統電磁角位移傳感器具有測量角度范圍大，光信號在光纖內部傳輸，抗電磁干擾、環境適應性強等優點，有廣闊的應用前景，是電磁傳感器優良的補充和替代品。本專利技術的技術方案為：一種基于光纖光柵的角位移傳感器是由殼體1、等強懸臂梁固定底座2、等強懸臂梁3、光纖光柵4、等速螺線凸輪5、轉軸6、前部軸承7、尾部軸承8、后蓋9組成；分別在等強懸臂梁3上下表面中軸線處通過光學膠11固定兩根光纖光柵4；等強懸臂梁固定底座2和等強懸臂梁3為一體，由螺栓10固定在殼體1底部，尾纖12由尾纖引出孔13引出；前部軸承7和尾部軸承8分別固定在殼體1的前部和后蓋9上；等速螺線凸輪5和轉軸6為一體結構，通過前部軸承7和尾部軸承8與殼體1和后蓋9固定并轉動；后蓋9通過螺紋固定在殼體1的前部。本專利技術的測量角位移原理是利用光纖光柵4對軸向應變敏感的特性，轉軸6發生運動時，帶動等速螺線凸輪5轉動，驅動等強懸臂梁3發生形變，使其上下表面對應位產生數值大小相等但正負相反的應變，上表面產生負應變，下表面產生正應變，應變將傳遞到光纖光柵4上，引起光纖光柵4的中心波長發生變化。同時光纖光柵4也對溫度敏感，通過對等強懸臂梁3上下表面沿中軸線排布的光纖光柵4中心波長值的變化量進行解調，即可消除溫度引起的中心波長漂移，得到等強懸臂梁3的軸向應變，從而得到轉軸6的角位移量。本專利技術的優點是：本專利技術具有測量角度范圍大，光信號在光纖內部傳輸，抗電磁干擾、環境適應性強、易與波分復用和時分復用系統相結合建立分布式測量系統等獨特優點。附圖說明圖1是基于光纖光柵的角位移傳感器結構示意圖；圖2是等速螺線凸輪正視圖；圖3是傳感器工作示意圖。具體實施方式下面結合附圖舉例對本專利技術作進一步說明。參見圖1，本專利技術是由殼體1、等強懸臂梁固定底座2、等強懸臂梁3、光纖光柵4、等速螺線凸輪5、轉軸6、前部軸承7、尾部軸承8、后蓋9組成；分別在等強懸臂梁3上下表面中軸線處通過光學膠11固定兩根光纖光柵4；等強懸臂梁固定底座2和等強懸臂梁3為一體，由螺栓10固定在殼體1底部，尾纖12由尾纖引出孔13引出；前部軸承7和尾部軸承8分別固定在殼體1的前部和后蓋9上；等速螺線凸輪5和轉軸6為一體結構，通過前部軸承7和尾部軸承8與殼體1和后蓋9固定并轉動；后蓋9通過螺紋固定在殼體1的前部。參見圖1和圖2，等速螺線凸輪5結構特點為，以轉軸6為中心軸定速轉動時，等速螺線凸輪5側表面距軸心的距離線性增加或減小，等速螺線凸輪5表面接觸的等強懸臂梁3端部撓度為線性變化。參見圖3，將角位移傳感器17通過光纖19與光纖耦合器16相連，光纖耦合器16連接解調儀15，然后通過數據傳輸線18將解調儀15與計算機14連接。參見圖1和圖3，解調儀15發出的寬帶光通過光纖19和光纖耦合器16入射到角位移傳感器18的光纖光柵5上，并接收通過光纖19和光纖耦合器16返回的窄帶光。轉軸6發生運動時，帶動等速螺線凸輪5轉動，驅動等強懸臂梁3發生形變，使其上下表面對應位產生數值大小相等但正負相反的應變，上表面產生負應變，下表面產生正應變，應變將傳遞到光纖光柵4上，引起光纖光柵4的中心波長發生變化。同時光纖光柵4也對溫度敏感，通過對等強懸臂梁3上下表面沿中軸線排布的光纖光柵4中心波長值的變化量進行解調，即可消除溫度引起的中心波長漂移，得到等強懸臂梁3的軸向應變，從而得到轉軸6的角位移量。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于光纖光柵的角位移傳感器，其特征在于：所述傳感器是由殼體(1)、等強懸臂梁固定底座(2)、等強懸臂梁(3)、光纖光柵(4)、等速螺線凸輪(5)、轉軸(6)、前部軸承(7)、尾部軸承(8)、后蓋(9)組成；分別在等強懸臂梁(3)上下表面中軸線處通過光學膠(11)固定兩根光纖光柵(4)；等強懸臂梁固定底座(2)和等強懸臂梁(3)為一體，由螺栓(10)固定在殼體(1)底部，尾纖(12)由尾纖引出孔(13)引出；前部軸承(7)和尾部軸承(8)分別固定在殼體(1)的前部和后蓋(9)上；等速螺線凸輪(5)和轉軸(6)為一體結構，通過前部軸承(7)和尾部軸承(8)與殼體(1)和后蓋(9)固定并轉動；后蓋(9)通過螺紋固定在殼體(1)的前部。

【技術特征摘要】
1.一種基于光纖光柵的角位移傳感器，其特征在于：所述傳感器是由殼體(1)、等強懸臂梁固定底座(2)、等強懸臂梁(3)、光纖光柵(4)、等速螺線凸輪(5)、轉軸(6)、前部軸承(7)、尾部軸承(8)、后蓋(9)組成；分別在等強懸臂梁(3)上下表面中軸線處通過光學膠(11)固定兩根光纖光柵(4)；等強懸臂梁固定底座(2)和等強懸臂梁(3)為一體，由螺栓(10)固定在殼體(1)底部，尾纖(12)由尾纖引出孔(13)引出；前部軸承(7)和尾部軸承(8)分別固定在殼體(1)的前部和后蓋(9)上；等速螺線凸輪(5)和轉軸(6)為一體結構，通過前部軸承(7)和尾部軸承(8)與殼體(1)和后蓋(9)固定并轉動；后蓋(9)通過螺紋固定在殼體(1)的前部。2.如權利要求1所述的角位移傳感器，其特征在于：利用光纖光柵(4)對軸向應變敏感的特性，轉軸(6)...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄭普超，包艷，楊楠，張兵，張超，
申請(專利權)人：中國航空工業第六一八研究所，
類型：發明
國別省市：陜西,61