[发明专利]一种测量相对位移的光纤光栅位移传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种传感器，尤其涉及一种测量相对位移的光纤光栅位移传感 器，属于光纤传感技术领域。

背景技术

以光纤光栅为元件的传感器具有体积小、重量轻、耐腐蚀、抗电磁干扰等 诸多优点，目前已被广泛应用于工程结构的健康监测。其中，在应变和温度两 个方面对光纤光栅传感技术的应用和研究是最多的，而对于位移监测方面的研 究和应用相对较少。大部分光纤光栅位移传感器都是基于悬臂梁结构设计的， 该结构是将光纤光栅粘贴在悬臂梁表面，当悬臂梁自由端受力产生位移时，粘 贴在悬臂梁表面的光纤光栅发生应变，从而引起光纤光栅反射波长的漂移。通 过波长漂移量的大小可以计算出悬臂梁悬臂端位移的大小，从而实现位移的测 量。这些悬臂梁式光纤光栅位移传感器都需要固定在一定的物体上形成固定参 考系，而在实际工程中需要测量的位移值有时无法找到固定结构作为参考系， 或需测量两结构之间的相对位移时，普通光纤光栅位移传感器无法准确测量。

发明内容

本发明就是针对上述问题提出来的，目的就是为了解决现有光纤光栅位移 传感器无法准确测量两结构之间的相对位移的问题，且传感器可以实现无固定 参考系物体之间的相对位移的测量。

为了实现上述目的，本发明解决技术问题的技术方案是：

一种测量相对位移的光纤光栅位移传感器，包括光纤光栅、齿轮以及齿条， 固定于被测结构甲的甲端板内侧壁的适配位置，并通过螺栓固连的支架板，该 支架板的自由端中部设有凹槽，且凹槽顶端设有套装转轴的套筒，齿轮的偏心 点穿过转轴中部并相连为一体，固定于被测结构乙的乙端板内侧壁的适配位 置，并通过螺栓固连的齿条，所述的齿轮下端与该齿条相啮合，两个光纤光栅 对称设于支架板的上、下表面。

所述的齿条下端的适配位置还分别设有定向轮和支撑杆。

所述的甲端板和乙端板的下端均设有斜撑。

所述的甲端板上的螺栓孔为条形螺栓孔。

由于采用上述结构，使得本发明具有下列优点和效果：

本发明通过采用偏心齿轮将水平位移转化成齿轮的圆周运动进而引起与 齿轮相连接的悬臂梁结构的支架板上的应变变化，悬臂梁的应变变化引起粘贴 在梁上的光纤光栅波长的漂移，通过光纤光栅波长的漂移值可得出所测位移 值。将传感器的两个重要组件齿轮和齿条分别固定在发生相对位移的两个结构 上，彼此互作参考系，较好的解决了现有光纤光栅位移传感器无法测量两结构 之间的相对位移的问题，实现无固定参考系情况下的位移测量，即相对位移的 测量，且达到操作简单，性能稳定、可靠，精度高的工程结构健康监测的目的。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。

图1是本发明一种测量相对位移的光纤光栅位移传感器主视结构示意图；

图2是本发明图1的I-I剖视结构示意图；

图3是本发明图1部分放大的左视结构示意图；

图4是本发明一种测量相对位移的光纤光栅位移传感器的原理示意图。

图中：被测结构甲1，甲端板2，光纤光栅3，支架板4，齿轮5，被测结 构乙6，乙端板7，斜撑8，支撑杆9，齿条10，定向轮11，转轴12，条形螺 栓孔13，齿轮转动的弧长S14，齿轮转动角度α(-π/2-π/2)15，齿轮偏心 距r16，支架板的长度L17，光栅栅区与固定端的距离x18。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明，但本发明的保护范围不受具 体的实施例所限制，以权利要求书为准。另外，以不违背本发明技术方案的前 提下，对本发明所作的本领域普通技术人员容易实现的任何改动或改变都将落 入本发明的权利要求范围之内。

实施例1