CN108917656A - 一种双轴光纤光栅倾斜传感器 - Google Patents

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    • G01B11/26—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes

Abstract

本发明公开了一种双轴光纤光栅倾斜传感器，包括有底座、设置于底座斜面上的惯性元件以及两个光纤光栅，两个光纤光栅的内端均与惯性元件固定连接，其外端均与底座的斜面固定连接，且两个光纤光栅外端的固定点高度一致。对于现有光纤光栅双轴倾斜传感器，在两个轴的方向，都布有光纤光栅。当发生倾斜、惯性元件移动时，每个轴向的光纤光栅的波长变化量，对应该方向的倾斜变化量。本发明仅在一个轴向，布置两个光纤光栅，惯性元件固定在两个光纤光栅中间，当发生倾斜、惯性元件移动时，两个光纤光栅的波长变化量的差，对应轴向方向的倾斜变化量；两个光纤光栅的波长变化量的和，对应横向方向的倾斜变化量，从而，减少了加工和制作的难度。

Description

一种双轴光纤光栅倾斜传感器
技术领域
本发明涉及光纤光栅倾斜仪领域，具体是一种双轴光纤光栅倾斜传感器。
背景技术
光纤传感器与电学传感器相比，具有抗电磁干扰、不怕雷击等特点。对于现有光纤光栅双轴倾斜传感器，在两个轴的方向，都布有光栅。当发生倾斜、惯性元件移动时，每个轴向的光栅的波长变化量，对应该方向的倾斜变化量(H.Y.Au,S.K.Khijwania,H.Y.Fu,W.H.Chung and H.Y.Tam,Temperature-Insensitive Fiber Bragg Grating Based TiltSensor With Large Dynamic Range,Journal of Lightwave Technology 29(11),1714-1720,2011)。因为在两个方向都要安装和固定光栅，所以，工艺较为复杂。
发明内容
本发明一种双轴光纤光栅倾斜传感器，仅在一个轴向，布置两个光纤光栅，惯性元件在两个光纤光栅中间，当发生倾斜、惯性元件移动时，两个光纤光栅的波长变化量的差，对应轴向方向的倾斜变化量；两个光纤光栅的波长变化量的和，对应横向方向的倾斜变化量，从而，减少了加工和制作的难度。
本发明的技术方案为：
一种双轴光纤光栅倾斜传感器，包括有顶面为斜面的底座、设置于底座斜面上的惯性元件以及两个光纤光栅，所述的两个光纤光栅的内端均与惯性元件固定连接，两个光纤光栅的外端均与底座的斜面固定连接，且两个光纤光栅外端的固定点高度一致。
所述的底座的斜面与水平面之间的角度为45度。
如附图所示，惯性元件固定在两个光纤光栅的中间；两个光纤光栅的另外两个端点，分别固定在底座上。安装完成后，惯性元件受到重力、底座斜面的支撑力和两个光纤光栅的拉力。底座的斜面尽可能光滑；从而，减小摩擦力。
两个光纤光栅外端固定点的连线方向，是轴向；垂直于该方向的另一个水平方向，是横向。当本发明沿着轴向倾斜时，惯性元件发生轴向移动。根据受力分析可知：其中一个光纤光栅变长；另一个光纤光栅变短；且其变化量互补。因此，两个光纤光栅的波长变化量的差，对应轴向方向的倾斜变化量。两个光纤光栅的和，不变化。
当本发明沿着横向倾斜时，造成惯性元件的横向移动。如果横向运动的结果，使得底座的斜面与水平面的夹角变大，根据受力分析可知：底面对惯性元件的支撑力减小，两个光纤光栅受到的拉力都增大、长度都变长、波长都增大，而它们波长的差不变。如果横向运动的结果，使得底座的斜面与水平面的夹角变小，底面对惯性元件的支撑力增大，两个光纤光栅受到的拉力都减小、长度都变短、波长都减小，它们波长的差仍不变。
附图说明
图1是本发明的正视图。
图2是本发明的左视图。
具体实施方式
见图1和图2，一种双轴光纤光栅倾斜传感器，包括有顶面为斜面的底座1、设置于底座1斜面上的惯性元件2以及两个光纤光栅3，两个光纤光栅3的内端均与惯性元件2固定连接，两个光纤光栅3的外端均与底座1的斜面固定连接，且两个光纤光栅2外端的固定点4高度一致。
其中，两个光纤光栅3的长度，一般为10mm。在制作光纤光栅时，两个光纤光栅3之间，留15mm的光纤。惯性元件2可以选用中间有通孔且直径10mm的球。两个光纤光栅3从该通孔中穿过；惯性元件2固定在两个光纤光栅3预留的15mm的光纤中间。
底座1斜面上两个光纤光栅3外端的两个固定点4之间的距离可以为40mm，从而保证这两个固定点与两个光纤光栅的端点分别有几毫米的距离。在制作光纤光栅传感器过程中，这种光纤光栅的端点和其固定点之间预留间隙的方法，有利于保护光纤光栅，使其不容易断。底座1的斜面和底座1的平底面之间的角度可为45°。
安装时，底座1的平底面安装到待测表面上。待测表面在传感器的横向方向的最大倾斜角度为45°。当待测表面在传感器的横向方向的倾斜角度大于45°时，传感器的惯性元件和底座的斜面可能就不再接触，从而导致传感器无法正常工作。可以制作外壳，对该传感器进行保护。

Claims (2)

1.一种双轴光纤光栅倾斜传感器，其特征在于：包括有顶面为斜面的底座、设置于底座斜面上的惯性元件以及两个光纤光栅，所述的两个光纤光栅的内端均与惯性元件固定连接，两个光纤光栅的外端均与底座的斜面固定连接，且两个光纤光栅外端的固定点高度一致。
2.根据权利要求1所述的一种双轴光纤光栅倾斜传感器，其特征在于：所述的底座的斜面与水平面之间的角度为45度。
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