CN103616041A - 一种光纤光栅门禁传感器 - Google Patents

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State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
Shaoxing Power Supply Co of State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
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State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
Shaoxing Power Supply Co of State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种光纤光栅门禁传感器，它包括壳体、螺旋弹簧触碰机构、应变弹片、形变光栅和光纤；采用机械接触机构，在壳体内设置有应变弹片，光纤一端连接形变光栅一端引出壳体，形变光栅粘贴在应变弹片的弹性面上，利用光纤光栅应变传感器采用机械形变而使光纤光栅波长变化的工作原理，依靠光纤来传输波长变化量，从而得知门窗的开启闭合状态，同时为了测量的准确，在壳体内还设置了一个测温弹片，用来采集比对数据，用来防止由于温差造成数据的不准而导致的误判，本发明解决了普通电传感器无法组网，无法使用在禁止电流的场景，无法在强电磁干扰下工作的问题，解决了部分光纤光栅磁力传感器可靠性低的问题，可实现高灵敏度、高可靠性，大范围分布式测量。

Description

一种光纤光栅门禁传感器
技术领域
    本发明属于光纤光栅传感领域开关量传感技术，尤其涉及一种光纤光栅门禁传感器。
背景技术
    近年来光纤传感，尤其是光纤光栅传感以其本质安全、抗干扰能力强、耐腐蚀、无源无电监测和分布式大范围测量等优点，越来越为人们所重视。这种传感器的工作原理是把待测参量转换为光纤光栅布拉格波长的变化，通过监测光纤光栅的波长变化即可获知待测参量的值。
    石油、变电所、化工、能源等场所的生产、管理及防入侵过程中，需要对门窗进行开关监测。但目前主要使用的是传统的电类联通传感器、红外对射等方式，但由于电信号远距离传输不方便，不能组网，需要增加许多二次仪表、中继站和电源等设备，传输成本高，不能运用在一些防爆，强电磁场等场合，难以满足实际需要；同时发明专利一种基于光纤光栅应变传感器的门禁传感装置[专利号：201220595961.8]中利用磁力感应带来的传感器可靠性低等问题。
发明内容
    本发明所要解决的技术问题是：提供一种实用性强、可靠性高、组网且安装简单的机械触碰式的光纤光栅门禁开关传感器，其适用于各类楼宇，仓库，防掉落等特别重要等场合的开关量监测。
    本发明所采用的技术方案是：提供一种光纤光栅门禁传感器，它包括壳体、螺旋弹簧触碰机构、应变弹片、测温弹片和光纤；在壳体的壳壁上设置有一个安装孔；螺旋弹簧触碰机构包括接触头、螺旋弹簧、触杆梁和内触头，其中触杆梁安装在安装孔中，触杆梁一端连接位于壳体外的接触头，外力作用于接触头上，触杆粱的另一端连接位于壳体内的内触头，内触头随外力的作用而运动，运动使应变弹片改变形状；在接触头与安装孔间设有螺旋弹簧，使得在外力撤除时使螺旋弹簧触碰机构回复原来的状态。
    壳体内的壳壁上固定有限位器，触杆梁上设有限位销，限位销位于壳体内，触杆粱通过限位销安装在限位器中，限位器限制螺旋弹簧触碰机构在其运动方向上的运动范围，保护应变弹片在可形变测量的范围之内。
    应变弹片和测温弹片安装在壳体的内壁上；应变弹片的一个面与螺旋弹簧触碰机构上的内触头接触，应变弹片的另一个面粘贴有形变光栅；测温光栅粘贴在测温弹片上，形变光栅和测温光栅贴在各自弹片的相同方向的面上，形变光栅和测温光栅分别与光纤连接，形变光栅随着应变弹片的形变而形变，采用机械形变而使光纤光栅波长变化的工作原理，依靠光纤来传输波长变化，从而达到监测门禁的开和状态。
    本光纤光栅门禁传感器采用一对光纤光栅分别粘贴在两根一样的弹片上，一根做形变，一根做温度补偿，因为两根光栅都粘贴在同种材料及同种形状的材料上，且同时置于非常接近的小范围内，因此当两根光栅所处的环境温度发生变化时，两根光栅的Bragg 波长总是随温度沿同一方向同步漂移而相对位置不变，从而巧妙的实现温度补偿，从而提高了测量精度。
    利用本光纤光栅应变传感器实现门禁传感，当门窗关闭时，接触头受力，使接触头朝壳体内运动，内触头随之运动，使原本顶住形变弹片的力被撤除，使形变弹片回复自然状态，同时使形变光栅回复常态，使光栅的反射波长恢复，使形变光栅的波长与测温光栅的波长相当，就能分辨出门窗出于关闭状态。当门窗开启时，由于在接触头和壳体之间设有螺旋弹簧，弹簧的弹力在外力撤除后使弹簧触碰机构恢复原位，从而使内触头顶弯形变弹片，是形变光栅形变，从而使光栅的反射波长改变，此时形变光栅的波长与测温光栅的波长不同，就能得出门窗为开启状态。
    本发明的有益效果是：机械触碰装置稳定可靠，可以用在一些防爆，强电磁场等场合，易组网且安装简单，不带电，安全可靠。
附图说明
图1是本发明的整体外观示意图；
图2是本发明螺旋弹簧触碰机构的结构示意图；
图3是本发明门窗开启时的内部结构示意图；
图4是本发明门窗关闭时的内部结构示意图；
图5是本发明门内部结构示意图。
图中：1-壳体、11-弹簧机构安装孔、2-螺旋弹簧触碰机构、21-接触头、22-螺旋弹簧、23-触杆梁、24-限位器、25-内触头、26-限位销、31-应变弹簧、32-测温弹片、41-形变光栅、42-测温光栅、5-光纤。
具体实施方式
    如图1~图5为本发明实施例的结构示意图：一种光纤光栅门禁传感器，它包括壳体1、螺旋弹簧触碰机构2、应变弹片31、测温弹片32和光纤5；在壳体1的壳壁上设置有一个安装孔11；螺旋弹簧触碰机构2包括接触头21、螺旋弹簧22、触杆梁23和内触头25，其中触杆梁23安装在安装孔11中，触杆梁23一端连接位于壳体1外的接触头21，触杆粱23的另一端连接位于壳体1内的内触头25；在接触头21与安装孔11间设有螺旋弹簧22，外力作用于接触头21上，触杆粱23的另一端连接位于壳体1内的内触头25，内触头25随外力的作用而运动，运动使应变弹片31改变形状；在接触头21与安装孔11间设有螺旋弹簧22，使得在外力撤除时使螺旋弹簧触碰机构2回复原来的状态。
    壳体1内的壳壁上固定有限位器24，触杆梁23上设有限位销26，限位销26位于壳体1内，触杆粱23通过限位销26安装在限位器24中；触杆粱23通过限位销26安装在限位器24中，限位器24限制螺旋弹簧触碰机构2在其运动方向上的运动范围，保护应变弹片31在可形变测量的范围之内。
    应变弹片31和测温弹片32安装在壳体1的内壁上；应变弹片31的一个面与螺旋弹簧触碰机构2上的内触头25接触，应变弹片31的另一个面粘贴有形变光栅41；测温光栅42粘贴在测温弹片32上，形变光栅41和测温光栅42分别与光纤5连接，形变光栅41随着应变弹片31的形变而形变，采用机械形变而使光纤光栅波长变化的工作原理，依靠光纤来传输波长变化，从而达到监测门禁的开和状态；应变弹片31和测温弹片32的材料和形状都相同。
    利用本光纤光栅应变传感器实现门禁传感，当门窗关闭时，接触头受力，使接触头朝壳体内运动，内触头随之运动，使原本顶住形变弹片的力被撤除，使形变弹片回复自然状态，同时使形变光栅回复常态，使光栅的反射波长恢复，使形变光栅的波长与测温光栅的波长相当，就能分辨出门窗出于关闭状态。当门窗开启时，由于在接触头和壳体之间设有螺旋弹簧，弹簧的弹力在外力撤除后使弹簧触碰机构恢复原位，从而使内触头顶弯形变弹片，是形变光栅形变，从而使光栅的反射波长改变，此时形变光栅的波长与测温光栅的波长不同，就能得出门窗为开启状态。
    本发明光纤光栅门开关传感器可实现测压灵敏度高，因为使用的是机械机构，可靠性好；可串联，可适用于多种特殊场合，例如：防爆，强电磁干扰，且无需电源，极大的扩展了其使用领域。 

Claims (2)

1. 一种光纤光栅门禁传感器，其特征在于：它包括壳体（1）、螺旋弹簧触碰机构（2）、应变弹片（31）、测温弹片(32)和光纤（5）；在壳体（1）的壳壁上设置有一个安装孔（11）；螺旋弹簧触碰机构（2）包括接触头（21）、螺旋弹簧（22）、触杆梁（23）和内触头（25），其中触杆梁（23）安装在安装孔（11）中，触杆梁（23）一端连接位于壳体（1）外的接触头（21），触杆粱（23）的另一端连接位于壳体（1）内的内触头（25）；在接触头（21）与安装孔（11）之间设有螺旋弹簧（22），壳体（1）内的壳壁上固定有限位器（24），触杆梁（23）上设有限位销（26），限位销（26）位于壳体（1）内，触杆粱（23）通过限位销（26）安装在限位器（24）中；应变弹片（31）和测温弹片（32）安装在壳体（1）的内壁上；应变弹片（31）的一个面与螺旋弹簧触碰机构（2）上的内触头（25）接触，应变弹片（31）的另一个面粘贴有形变光栅（41）；测温光栅（42）粘贴在测温弹片（32）上，所述形变光栅（41）和测温光栅（42）分别与光纤（5）连接。
2. 根据权利要求1 所述的一种光纤光栅门禁传感器，其特征在于：应变弹片（31）和测温弹片（32）的形状都相同。
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