CN202092621U - 拉线位移传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种拉线位移传感器，其包括外壳，以及安装于外壳内的悬臂梁、敏感元件和变速机构，悬臂梁一端固定在外壳上，另一端悬挑；变速机构固定于悬臂梁的悬挑一端；敏感元件固定在悬臂梁上。敏感元件可以使光纤光栅、电阻应变计或压电晶体，从而做出不同原理类型的拉线位移传感器。本实用新型可以将非常小的弯曲变形位移转化成非常大的测点的位移，从而实现了大量程位移检测，结构简单，性能稳定。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种拉线位移传感器，尤其是一种可用于大量程位移监测的传感器。
背景技术
目前，公知的光纤光栅位移传感器大都采用导杆的模式，导杆式位移传感器由于受到结构、安装空间的限制，导杆不容易做的太长，导致这种原理的位移传感器的量程相对都比较小，在需要测试大量程位移的场合就会因为位移传感器的量程限制而不得不改用编码器、绕线电阻等其它原理的拉线位移传感器，相应的采集设备也要增加，既增加成本又增加了数据汇总、处理的难度。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种拉线位移传感器，该传感器可以克服导杆式位移传感器量程问题产生的不足，扩大拉线位移传感器的应用场合，尤其是光纤光栅拉线位移传感器。
为达到以上目的，本实用新型的解决方案是：
一种拉线位移传感器，其包括外壳，以及安装于外壳内的悬臂梁、敏感元件和变速机构，悬臂梁一端固定在外壳上，另一端悬挑；变速机构固定于悬臂梁的悬挑一端；敏感元件固定在悬臂梁上。
所述变速机构包括滑轮、第一轴线轮、第二轴线轮、第三轴线轮、第一钢丝绳、第二钢丝绳、第三钢丝绳、第四钢丝绳、轴承和卷簧，第一钢丝绳一端固定在悬臂梁悬挑的一端，另一端经过滑轮，固定在第一线轮轴的小线轮上，第二钢丝绳一端固定在第一线轮轴的大线轮上，另一端固定在第二线轮轴的小线轮上，第三钢丝绳一端固定在第二线轮轴的大线轮上，另一端固定在第三线轮轴的小线轮上，第四钢丝绳一端固定在第三线轮轴的大线轮上，另一端伸出到外壳外部与测点相连，轴承固定在第三线轮轴的两端，卷簧外侧固定在外壳上，内侧固定在第三线轮轴上。
所述滑轮与第一线轮轴的小线轮的外圆面是对齐；所述第一线轮轴的大线轮与第二线轮轴的小线轮的外圆面是对齐的；所述第二线轮轴的大线轮与第三线轮轴的小线轮的外圆面是对齐的。
所述悬臂梁与第一线轮之间用钢丝绳直接连接或串联拉簧进行连接。
所述悬臂梁为等强度梁。
所述敏感元件为光纤光栅、电阻应变计或压电晶体。
由于采用了以上技术方案，本实用新型具有以下有益效果：可以将非常小的弯曲变形位移转化成非常大的测点的位移，从而实现了大量程位移检测，结构简单，性能稳定。
附图说明
图1是本实用新型实施例的结构示意图。
图2是本实用新型第三线轮轴的局部结构放大图。
具体实施方式
以下结合附图所示实施例对本实用新型作进一步的说明。
本实用新型一种大量程光纤光栅拉线位移传感器，将引起光纤光栅波长变化的悬臂梁的微小弯曲变形量转化成较大的拉线位移量，根据光纤光栅波长的变化可以得到测点大量程位移的变化，传感器的大量程位移通过内部变速机构逐步转化成悬臂梁端部的微小挠度变形。
在图1中，悬臂梁2的一端固定在外壳5上，另一端悬挑，悬臂梁为等强度梁。光纤光栅1固定在悬臂梁2上，并引出到外壳5外部，滑轮6、第一线轮轴8、第二线轮轴3、第三线轮轴10分别安装在外壳5内部的相应位置，并可以绕自己的中心轴自由旋转，第一钢丝绳7一端固定在悬臂梁2悬挑的一端，另一端经过滑轮6，改变钢丝绳导向，然后固定在第一线轮轴8的小线轮上，滑轮6与第一线轮轴8的小线轮的外圆面是对齐的，保证了弯曲变形位移的精确。第二钢丝绳4一端固定在第一线轮轴8的大线轮上，另一端固定在第二线轮轴3的小线轮上，第一线轮轴8的大线轮与第二线轮轴3的小线轮的外圆面是对齐的，第三钢丝绳9一端固定在第二线轮轴3的大线轮上，另一端固定在第三线轮轴10的小线轮上，第二线轮轴3的大线轮与第三线轮轴10的小线轮的外圆面是对齐的，第四钢丝绳11一端固定在第三线轮轴10的大线轮上，另一端伸出到外壳5外部与测点相连。当第四钢丝绳11连接的测点发生大量程的位移的时候，经过由三个线轮轴和三根钢丝绳组成的变速机构变速后，测点发生的大量程位移最终变成悬臂梁2悬挑端微小的弯曲变形，该微小的弯曲变形会引起悬臂梁2上固定的光纤光栅的波长发生变化，该实用新型经过标定后，根据光纤光栅波长的变化就可以得到与第四钢丝绳11连接测点发生的位移量。
在图2中，轴承12固定在第三线轮轴10的两端，卷簧13外侧固定在外壳5加工出的凹坑里，内侧固定在第三线轮轴10上。卷簧13为第三线轮轴10提供回复力，同时抵消因为变速而产生变矩致使钢丝绳变大的受力。第二线轮轴3、第一线轮轴8都采用了相同的安装方式。
悬臂梁2与第一线轴轮8之间用第一钢丝绳7直接连接，也可以串联拉簧进行连接。
本实用新型采用变速机构进行位移量的传递，通过调整线轮之间的转速比可以调整传感器的量程范围；同一线轮轴及其上面不同直径的线轮是固定连接的，旋转变形是同步传递的；将悬臂梁上的敏感体光纤光栅换成电阻应变计、压电晶体或其它敏感元件就可以做出不同原理类型的拉线位移传感器。
卷簧用来消除因为线轮的变速、变矩而产生的线轮之间的钢丝绳受力过大的问题。当测点的位移为几百毫米，甚至上千毫米的时候，与测点相连的钢丝绳就会伸出同样的长度，这些长度经过三次变速，根据传动比，最终产生悬臂梁的几毫米的弯曲变形，固定在悬臂梁上的敏感体光纤光栅的波长就会变化。悬臂梁的几个毫米的弯曲变形对应着光纤光栅波长的变化，也对应着测点发生的几百毫米，甚至上千毫米位移，因为整个系统遵守着严格的传动比，从而可以根据光纤光栅波长的变化值计算出测点发生的位移量。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，对于本实用新型做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种拉线位移传感器，其特征在于：其包括外壳，以及安装于外壳内的悬臂梁、敏感元件和变速机构，悬臂梁一端固定在外壳上，另一端悬挑；变速机构固定于悬臂梁的悬挑一端；敏感元件固定在悬臂梁上。
2.如权利要求1所述的拉线位移传感器，其特征在于：所述变速机构包括滑轮、第一轴线轮、第二轴线轮、第三轴线轮、第一钢丝绳、第二钢丝绳、第三钢丝绳、第四钢丝绳、轴承和卷簧，第一钢丝绳一端固定在悬臂梁悬挑的一端，另一端经过滑轮，固定在第一线轮轴的小线轮上，第二钢丝绳一端固定在第一线轮轴的大线轮上，另一端固定在第二线轮轴的小线轮上，第三钢丝绳一端固定在第二线轮轴的大线轮上，另一端固定在第三线轮轴的小线轮上，第四钢丝绳一端固定在第三线轮轴的大线轮上，另一端伸出到外壳外部与测点相连，轴承固定在第三线轮轴的两端，卷簧外侧固定在外壳上，内侧固定在第三线轮轴上。
3.如权利要求2所述的拉线位移传感器，其特征在于：所述滑轮与第一线轮轴的小线轮的外圆面是对齐；所述第一线轮轴的大线轮与第二线轮轴的小线轮的外圆面是对齐的；所述第二线轮轴的大线轮与第三线轮轴的小线轮的外圆面是对齐的。
4.如权利要求2所述的拉线位移传感器，其特征在于：所述悬臂梁与第一线轮之间用钢丝绳直接连接或串联拉簧进行连接。
5.如权利要求1所述的拉线位移传感器，其特征在于：所述悬臂梁为等强度梁。
6.如权利要求1所述的拉线位移传感器，其特征在于：所述敏感元件为光纤光栅、电阻应变计或压电晶体。
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