CN204422113U - 光纤冲击力传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种光纤冲击力传感器，该光纤冲击力传感器包括脉冲激光驱动电路、激光器、光纤、微弯调制器、光电探测器、信号处理电路。所述微弯调制器包括齿形板和齿形板两端固定的至少一个弹性元件，齿形板由上齿板和下齿板组成；弹性元件的一端与上齿板的一角相连接，弹性元件的另一端与下齿板一角相连接，依次在齿形板上放置弹性元件；弹性元件和齿形板设置的不同使微弯调制器能承受不同的冲击力，从而实现了运动员击打力度的检测和在各级别比赛电子护具中的应用。

Description

光纤冲击力传感器

技术领域

本实用新型属于光纤传感技术领域，具体涉及一种光纤冲击力传感器。

背景技术

目前，电子护具在各大型训练比赛中得到广泛的应用，极大的解决了在传统训练设备中裁判不公正的问题。在现有的应用电子护具训练比赛中，虽可以直观的显示运动员的击打力度，但反应速度慢、不能有效采集训练结果的弊端，也不能应用到不同级别的训练比赛，致使其根本不能满足应用在现代训练场所的需要，从而未能充分的发挥电子护具的价值和作用。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种光纤冲击力传感器，实现了现有的电子护具训练中反应速度快，能有效采集训练结果，也能应用与不同级别训练比赛的目的。

本实用新型解决其技术问题所用的技术方案是：一种光纤冲击力传感器，它包括脉冲激光驱动电路、激光器、光纤、光电探测器、信号处理电路。其特征在于：还包括微弯调制器，所述微弯调制器包括齿形板和齿形板两端固定的至少一个弹性元件，齿形板由上齿板和下齿板组成；弹性元件的一端与上齿板的一角相连接，弹性元件的另一端与下齿板一角相连接，依次在齿形板上放置弹性元件；光纤从齿形板的中间穿过，光纤输入端与激光器相连接，光纤输出端与光电探测器相连。

需要进一步说明的是本实用新型所述微弯调制器中弹性元件优选的连接方式为粘连。

需要进一步说明的是本实用新型所述微弯调制器中弹性元件优选琴钢丝材质，齿形板优选超硬铝材质。

需要进一步说明的是本实用新型所述微弯调制器中弹性元件优选的个数可以为4。

需要进一步说明的是本实用新型所述微弯调制器中弹性元件的弹性力可以根据公式F＝NF₁， $k=\frac{F_1}{x}=\frac{G{d}^4}{8D^{3}n}$ 得到。

本实用新型的有益效果是：提供了一种光纤冲击力传感器，根据微弯调制器中齿形板和弹性元件的设置不同，满足了不同级别运动员的击打力范围，实现了击打力大小的有效检测，提高了电子护具使用的灵敏度和强度，从而能够有针对性对不同运动员的训练设计不同击打力的装置，用于各级别比赛电子护具中。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。

图1光纤冲击力传感器的示意图；

图中1.激光器，2.光纤，3.弹簧，4.上齿板，5.下齿板，6.光电探测器。

具体实施方式

在图1中，光纤冲击力传感器包括脉冲激光驱动电路、激光器(1)、光纤(2)、微弯调制器、光电探测器(6)、信号处理电路。脉冲激光驱动电路稳定的电压信号可以由稳压源提供，脉冲激光驱动电路采用自动功率控制电路输出给发光器件。光源选用了带尾纤的激光器(1)，激光器(1)的第一端与脉冲激光驱动电路相连，第二端与光纤(2)输入端相连并通过光纤(2)进行传输，光纤(2)选用了单模光纤。微弯调制器包括一对齿形板和齿形板两端固定的至少一个弹性元件，需要说明的是这里的弹性元件可以包括弹簧(3)或其他弹性器件，本实用新型对此不作限制；需要说明的是弹簧(3)的计算是根据公式F＝NF₁，得到的，其中F₁为一个弹簧(3)所受的弹性力，N为弹簧(3)的数量，F为N 个弹簧所承受弹性力；根据不同的冲击力可以选择不同的N值，这里优选的N值为4个；k为弹性系数、G(G＝8×10⁴MPa)为切变模量、d为线径、D为外径和n为有效圈数；d、D、n根据所受的弹性力的大小、光纤外包层直径和上下齿板的间距、形状来确定的；弹性元件弹性力和个数的设置可以使微弯调制器能承受不同的冲击力。齿形板是由一上下带有均匀波纹槽并能够很好吻合的夹板构成，齿形板优选用超硬铝材质，弹簧(3)优选用琴钢丝材质，这样增大了微弯调制器所承受的范围和强度；齿形板由上齿板(4)和下齿板(5)组成，上下齿板的齿是带有一定的微弯弧度的，这样有利保护光纤不被压断。弹簧(3)的一端与上齿板的一角相连接，弹簧(3)的另一端与下齿板一角相连接，依次在齿形板上放置弹簧(3)；需要说明的是所述微弯调制器中弹性元件优选的连接方式可以为粘连，可以使用胶粘连，也可以使用其他连接方式，比如：镶嵌，本实用新型对此不作限制。弹簧(3)优选用两端磨平的形状，需要说明的是弹簧(3)选择这样的形状有利于弹簧(3)和齿形板的连接，减少误差。光纤(2)从齿形板的中间穿过，光纤输出端与光电探测器(6)第一端连接，光电探测器(6)第二端与信号处理电路相连，光电探测器(6)选用了PIN光电二极管，把激光器(1)输出的光信号转换成电信号，经信号处理电路进行放大电路、检波电路处理，最终在示波器上输出稳定的电压信号。利用动态冲击力标定器对光纤传感器进行标定，将附着有护具材料的光纤冲击力传感器整体进行标定并连接示波器进行观察记录。弹簧(3)和齿形板设置的不同使微弯调制器能承受不同的冲击力，从而实现了运动员击打力度的检测和在各级别比赛电子护具中的应用。

本实用新型提供了一种光纤冲击力传感器，根据微弯调制器中齿形板和弹性元件的设置不同，满足了不同级别运动员的击打力范围，实现了击打力大小的有效检测，提高了电子护具的使用的灵敏度和强度。从而能够有针对性对不同运动员的训练设计不同击打力的装置，用于各级别比赛电子护具中。

以上所述仅是本实用新型实施方式，本实用新型的保护范围并不局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种光纤冲击力传感器，包括：脉冲激光驱动电路、激光器、光纤、光电探测器、信号处理电路；其特征在于：还包括微弯调制器，所述微弯调制器包括齿形板和齿形板两端固定的至少一个弹性元件，齿形板由上齿板和下齿板组成；弹性元件的一端与上齿板的一角相连接，弹性元件的另一端与下齿板一角相连接，依次在齿形板上放置弹性元件；光纤从齿形板的中间穿过，光纤输入端与激光器相连接，光纤输出端与光电探测器相连。

2.根据权利要求1所述的光纤冲击力传感器，其特征在于：所述微弯调制器中弹性元件的连接方式为粘连。

3.根据权利要求1所述的光纤冲击力传感器，其特征在于：所述微弯调制器中弹性元件用琴钢丝材质，齿形板用超硬铝材质。

4.根据权利要求1所述的光纤冲击力传感器，其特征在于：所述微弯调制器中弹性元件的个数可以为4。

5.根据权利要求1所述的光纤冲击力传感器，其特征在于：所述微弯调制器中弹性元件的弹性力可根据公式得到。