[发明专利]一种基于光纤光栅的煤矿巷道风速测量装置及其测量方法

权利要求书

1.一种基于光纤光栅的煤矿巷道风速测量装置，其特征在于，包括：

壳体(10)，所述壳体(10)内部具有第一腔室(11)和第二腔室(12)，且所述第一腔室(11)内形成有止挡部(111)；

至少一个传递杆(20)，所述传递杆(20)可活动地连接在所述壳体(10)中，传递杆(20)的两端分别延伸至第一腔室(11)和第二腔室(12)内，且位于所述第一腔室(11)内的所述传递杆(20)的一端抵止在止挡部(111)上；

转杆(30)，所述转杆(30)的一端可枢转地连接在所述第二腔室(12)内，所述转杆(30)的另一端上配置有捕风板(31)，且所述捕风板(31)正对矿井巷道风流流动方向；

光纤光栅(40)，所述光纤光栅(40)连接在止挡部(111)上，用于测量所述止挡部(111)的曲率变化，且所述光纤光栅(40)通过光纤(70)与解调器相耦接；

其中，当所述转杆(30)在矿井巷道风流作用下摆动时，所述转杆(30)与所述传递杆(20)相接触，并使所述传递杆(20)具有向所述第一腔室(11)运动的趋势。

2.根据权利要求1所述的基于光纤光栅的煤矿巷道风速测量装置，其特征在于，所述传递杆(20)包括第一传递杆(21)和第二传递杆(22)，且第一传递杆(21)、第二传递杆(22)分别配置在所述转杆(30)与第二腔室(12)枢转连接处的两侧，

当矿井巷道风流吹向第一方向时，所述转杆(30)向第一方向摆动，所述转杆(30)与所述第一传递杆(21)相接触，使得所述第一传递杆(21)具有向第一腔室(11)运动的趋势；

当矿井巷道风流吹向第二方向时，所述转杆(30)向第二方向摆动，所述转杆(30)与所述第二传递杆(22)相接触，使得所述第二传递杆(22)具有向第一腔室(11)运动的趋势。

3.根据权利要求1所述的基于光纤光栅的煤矿巷道风速测量装置，其特征在于，所述壳体(10)内配置有隔离体(13)，将所述壳体(10)内部隔离出第一腔室(11)和第二腔室(12)，且所述隔离体(13)上配置有连通第一腔室(11)和第二腔室(12)的通孔(131)，所述传递杆(20)适于可滑动地配置在所述通孔(131)内。

4.根据权利要求3所述的基于光纤光栅的煤矿巷道风速测量装置，其特征在于，还包括：

弹性件(50)，所述弹性件(50)的一端与所述传递杆(20)相连，其另一端与所述通孔(131)相连，使得所述传递杆(20)在受到所述转杆(30)的驱动时，所述传递杆(20)具有恢复初始位置的弹性力。

5.根据权利要求4所述的基于光纤光栅的煤矿巷道风速测量装置，其特征在于，所述弹性件(50)包括压缩弹簧、拉伸弹簧和弹片三者中的一个。

6.根据权利要求1所述的基于光纤光栅的煤矿巷道风速测量装置，其特征在于，所述第二腔室(12)内配置有连接梁(121)，所述连接梁(121)的一端与所述第二腔室(12)的侧壁相连，其另一端与所述转杆(30)可枢转地连接。

7.根据权利要求4所述的基于光纤光栅的煤矿巷道风速测量装置，其特征在于，所述止挡部(111)由所述第一腔室(11)的一端向其另一端延伸，且所述传递杆(20)抵止在所述止挡部(111)远离第一腔室(11)内壁的一端。

8.根据权利要求1所述的基于光纤光栅的煤矿巷道风速测量装置，其特征在于，所述传递杆(20)位于所述第二腔室(12)的一端可滚动地连接有钢珠(201)，所述钢珠(201)与所述转杆(30)相对设置，当所述转杆(30)发生摆动时，所述钢珠(201)与所述转杆(30)相接触。

9.根据权利要求8所述的基于光纤光栅的煤矿巷道风速测量装置，其特征在于，所述转杆(30)上与所述传递杆(20)相对的一侧设有沿着其长度方向延伸的滑槽(301)，所述钢珠(201)适配在所述滑槽(301)内，其中，所述滑槽(301)的长度不小于所述传递杆(20)的移动量。

10.一种基于光纤光栅的煤矿巷道风速测量装置的测量方法，其特征在于，所述测量方法使用如权利要求1至权利要求9中任意一项所述的基于光纤光栅的煤矿巷道风速测量装置，所述测量方法包括如下步骤：首先由捕风板(31)捕捉矿井巷道风流，使得所述转杆(30)旋转一定角度，在转动过程中，转杆(30)通过传递杆(20)将其转动角度转换为止挡部(111)的曲率变化；然后由光纤光栅(40)检测止挡部(111)的曲率变化并相对应地输出光纤光栅(40)的中心波长的变化量；最后由光纤光栅(40)的中心波长计算得到风速。