CN202255574U - 光纤称重传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种光纤称重传感器，属于光纤传感技术领域，由两个圆柱形刚体、两个正方形刚体、弹性片、光纤和四个弹性系数及长度均相同的弹簧组成。两个圆柱形刚体分别固定于两个正方形刚体的中心位置，弹性片固定于两个圆柱形刚体的端点，用柔性胶将光纤粘贴于弹性片表面，四个弹簧对称地布置在两个正方形刚体的四个角。称重时，在重物作用下，光纤的微弯曲曲率发生变化，从而达到称重的目的。本实用新型适用于强电磁干扰及易燃易爆环境下的测量，并可实现远距离监测。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种光纤称重传感器，属于光纤传感技术领域，可用于强电磁干扰及易燃易爆环境下重量测量。
背景技术
目前，公知的称重传感器主要是基于电磁技术的传感器。这类传感器不能应用于强电磁干扰及易燃易爆环境下的重量检测。现代光纤最重要的优点之一就是它的易弯曲性，当光纤的弯曲状态发生变化时，会引起光纤中的模式耦合，其中有些导波模变成了辐射模，从而引起弯曲损耗，弯曲半径越小，弯曲损耗就越大。如果光纤的弯曲半径小于某一临界值时，这种弯曲损耗就非常明显。由于光纤具有防磁防爆的特点，因此，利用光纤的弯曲损耗原理进行称重可克服电磁技术称重传感器的不足。
申请号为200410010930.1的发明专利提供了一种光纤称重系统，将光纤缠绕于一个树脂棒上，然后用树脂筒保护起来，当重力作用于树脂棒时，缠绕于树脂棒上的光纤将发生曲率变化，产生弯曲损耗，进而进行称重。这种光纤称重系统体积较小，成本低，在强电磁干扰及易燃易爆环境下的称重取得很好的效果。但当所测物体的重量很小时，缠绕于树脂棒上的光纤弯曲曲率变化较小，测量系统的灵敏度较小。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种光纤称重传感器，该光纤称重传感器不仅能在强电磁干扰及易燃易爆环境下进行测量，还可根据物体重量的大小对光纤称重传感器的测量灵敏度进行调节。
本实用新型所采用的技术方案是：光纤9与光发射器16和光接收器10相连，光发射器16在光发射器驱动电路15的驱动下发射恒定的光强信号，光接收器10将光纤9发出的称重光信号转换成电信号，光接收器10与信号处理系统11连接，该信号处理系统11可对光接收器10输出的电信号进行运放、滤波处理，数据采集处理系统12与信号处理系统11相连接，以对信号处理系统11的输出信号进行采集和处理。
工作过程如下：称重时，当物体的重力作用于挂钩8时，四个弹性系数及长度均相同的弹簧4、弹簧5、弹簧13和弹簧14在重力作用下产生拉伸变形，使弹性片3的弯曲曲率发生变化，从而使得粘贴在弹性片3表面的光纤9的弯曲曲率发生改变，进而通过光接收器10将光纤9输出的光信号转化为电信号，并通过信号处理系统11对该电信号进行运放、滤波处理，再由数据采集处理系统12进行信号的采集和处理，以达到称重的目的。
对于相同重量的被测物体，弹簧4、弹簧5、弹簧13和弹簧14的弹性系数决定了弹性片3和光纤9的弯曲曲率的变化大小，弹性系数越小，光纤9的弯曲曲率变化越大，则光纤称重传感器测量的灵敏度越大，但此时测量范围相对较小；相反，弹性系数越大，光纤9的弯曲曲率变化越小，则光纤称重传感器测量的灵敏度越小，但此时测量范围相对较大。另外，弹簧4、弹簧5、弹簧13和弹簧14的长度越长，光纤称重传感器的灵敏度越大；弹性片3的初始半径越小，光纤称重传感器的灵敏度越大。
本实用新型的有益效果是：不仅可在强电磁干扰及易燃易爆环境下实现称重，还可以选择不同弹性系数的弹簧，以对不同重量的物体进行测量，并实现光纤称重传感器测量灵敏度的调节。
附图说明
图1是本实用新型光纤称重传感器的示意图。
附图中：
1—正方形刚体 2—圆柱形刚体 3—弹性片 4—弹簧 5—弹簧 6—正方形刚体 7—圆柱形刚体 8—挂钩 9—光纤 10—光接收器 11—信号处理系统 12—数据采集处理系统 13—弹簧 14—弹簧 15—光发射器驱动电路 16—光发射器。
具体实施方式
在图1中，圆柱形刚体2和圆柱形刚体7固定于正方形刚体6和正方形刚体1的中心位置，弹性片3固定于圆柱形刚体2和圆柱形刚体7的端点，用柔性胶将光纤9粘贴于弹性片3上，弹性系数及长度均相同的弹簧4、弹簧5、弹簧13和弹簧14对称地布置在正方形刚体1和正方形刚体6的四个角，光纤9与光发射器16和光接收器10相连，光发射器16与光发射器驱动电路15相连接，光接收器10与信号处理系统11连接，该信号处理系统11可对光接收器10输出的电信号进行运放、滤波处理，数据采集处理系统12与信号处理系统11相连接，以对信号处理系统11的输出信号进行采集和处理。
Claims (3)
1.一种光纤称重传感器，由光发射器驱动电路（15）、光发射器（16）、光纤称重传感机构、光接收器（10）、信号处理系统（11）和数据采集处理系统（12）组成，其特征是：所述的光纤称重传感机构设有两个大小相同的正方形刚体（1、6），在两个正方形刚体（1、6）的四个角对称地布置四个弹性系数及长度均相同的弹簧（4、5、13、14）。
2.根据权利要求1所述的光纤称重传感器，其特征是：两个圆柱形刚体（2、7）分别固定于两正方形刚体（1、6）的中心位置，再将弹性片（3）固定于两圆柱形刚体（2、7）的端点。
3.根据权利要求1所述的光纤称重传感器，其特征是：利用柔性胶将光纤（9）粘贴于弹性片（3）的表面。
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