[发明专利]一种高精度自温补的光纤光栅转角传感器及其方法

权利要求书

1.一种高精度自温补的光纤光栅转角传感器，其特征是：包括转角旋转转换元件、等强度悬臂梁、第一光纤光栅和第二光纤光栅，其中，所述等强度悬臂梁设置于转角旋转转换元件的一侧，所述转角旋转转换元件上设有凹槽，提供被测量旋转转角与等强度悬臂梁表面应变之间的转变通道，第一光纤光栅和第二光纤光栅分别设置于等强度悬臂梁的两个上下表面，等强度悬臂梁通过得其表面应变影响光纤光栅中心波长的变化，以构建被测量旋转转角与光纤光栅中心波长的变化之间的对应关系，通过对光纤光栅中心波长变化的分析反演获取被测量旋转转角的测量。

2.如权利要求1所述的一种高精度自温补的光纤光栅转角传感器，其特征是：所述凹槽为单圈螺旋形凹槽，以定位导轨等强度悬臂梁与旋转转换元件之间连接线。

3.如权利要求1所述的一种高精度自温补的光纤光栅转角传感器，其特征是：通过改变单圈螺旋形凹槽的形状尺寸调节该转角传感器旋转转角的检测灵敏度。

4.如权利要求1所述的一种高精度自温补的光纤光栅转角传感器，其特征是：所述转角旋转转换元件中心设有旋转轴，所述旋转轴将转角旋转转换元件因被测量旋转转角引起的周向行程变化量转换为等强度悬臂梁自由端的挠度变化。

5.如权利要求1所述的一种高精度自温补的光纤光栅转角传感器，其特征是：所述转角旋转转换元件、等强度悬臂梁、第一光纤光栅和第二光纤光栅外侧设置有保护外壳；

所述转角旋转转换元件外侧设置有刻度盘，与转角旋转转换元件独立，实现自我标定与校准；

所述保护外壳外侧设置有光纤引出孔，以引出第一光纤光栅和第二光纤光栅的光纤尾纤。

6.基于如权利要求1-5中任一项所述的转角传感器的工作方法，其特征是：通过转角旋转转换元件实现被测量旋转转角与等强度悬臂梁表面应变之间的转变，等强度悬臂梁通过得其表面应变影响光纤光栅中心波长的变化，以构建被测量旋转转角与光纤光栅中心波长的变化之间的对应关系，通过对光纤光栅中心波长变化的分析反演获取被测量旋转转角的测量。

7.如权利要求6所述的工作方法，其特征是：两个光纤光栅通过获取其中心波长的差值，以获得自温补的特性。

8.如权利要求6所述的工作方法，其特征是：所述转角旋转转换元件的周向行程随着外界旋转转角与等强度悬臂梁自由端挠度增加，当外界旋转转角大于2π时，等强度悬臂梁自由端挠度增加恢复到初始状态。

9.如权利要求6所述的工作方法，其特征是：旋转轴实现转角旋转转换元件因被测量旋转转角引起的周向行程变化量与等强度悬臂梁自由端的挠度变化之间转换。

10.如权利要求6所述的工作方法，其特征是：等强度悬臂梁自由端挠度的变化导致其上表面应变及下表面应变变化从而导致核心第一光纤光栅及第二光纤光栅中心波长发生变化，通过对光纤光栅中心波长变化的分析反演以获取被测量旋转转角的测量。