一種用于模態(tài)分析的光纖光柵沖擊錘的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于模態(tài)分析的光纖光柵沖擊錘，包括錘體、錘頭和錘柄，所述錘體上安設(shè)有由彈性敏感元件和光纖光柵組成的測(cè)力單元，測(cè)力單元的一端置于錘體內(nèi)，測(cè)力單元的另一端與錘頭連接，用于檢測(cè)錘擊力的大??；所述光纖光柵通過光纖將傳感信號(hào)傳遞給模態(tài)分析儀的數(shù)據(jù)采集裝置。本發(fā)明抗電磁干擾能力強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)。
【專利說(shuō)明】
_種用于模態(tài)分析的光纖光柵沖擊錘
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于模態(tài)分析的光纖光柵沖擊錘，屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析法用于測(cè)量機(jī)械結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性，其目的是得到結(jié)構(gòu)的固有頻率、模態(tài)振型和模態(tài)阻尼，以進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)仿真或者諧響應(yīng)分析。模態(tài)試驗(yàn)常采用錘擊法。錘擊法是利用安裝有力傳感器的力錘(impact hammer)擊打(即激勵(lì))被試驗(yàn)機(jī)械結(jié)構(gòu)，借助于模態(tài)測(cè)試技術(shù)、快速傅立葉變換(FFT)，以脈沖試驗(yàn)原理和模態(tài)理論求得機(jī)械結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)的方法。因此，力錘是試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析過程中最常用的載荷激勵(lì)工具之一，用來(lái)給被測(cè)結(jié)構(gòu)施加一個(gè)脈沖載荷激勵(lì)，并通過內(nèi)部傳感器記錄輸入載荷信號(hào)，具有快速、方便、適合于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)有的力錘通常由錘體、力傳感器、錘頭、錘柄、信號(hào)傳輸電纜等部分組成，存在抗電磁干擾能力差，使用壽命短等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種抗電磁干擾能力強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)的用于模態(tài)分析的光纖光柵沖擊錘。
[0004]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
一種用于模態(tài)分析的光纖光柵沖擊錘，包括錘體、錘頭和錘柄，所述錘體上安設(shè)有由彈性敏感元件和光纖光柵組成的測(cè)力單元，測(cè)力單元的一端置于錘體內(nèi)，測(cè)力單元的另一端與錘頭連接，用于檢測(cè)錘擊力的大小;所述光纖光柵通過光纖將傳感信號(hào)傳遞給模態(tài)分析儀的數(shù)據(jù)采集裝置。
[0005]更進(jìn)一步的方案是，所述錘體上設(shè)有配重塊，用以調(diào)節(jié)光纖光柵沖擊錘的重量。
[0006]更進(jìn)一步的方案是，所述錘頭通過螺紋連接的方式固定在彈性敏感元件上，且錘頭和彈性敏感元件的端面緊密貼合在一起;所述錘體和錘柄通過螺紋連接。采用螺紋方式連接，便于沖擊錘的安裝與拆卸，也便于沖擊錘的維護(hù)與部件更換。
[0007]更進(jìn)一步的方案是，所述錘柄為空心結(jié)構(gòu)，光纖穿過錘柄與光纖光柵連接。
[0008]更進(jìn)一步的方案是，所述錘柄的端部設(shè)有與錘柄螺紋連接的端蓋，端蓋上固定有光纖保護(hù)套，用來(lái)保護(hù)光纖;光纖穿過中空的錘柄，從端蓋上的光纖保護(hù)套引出。
[0009]更進(jìn)一步的方案是，所述光纖光柵通過膠黏劑粘貼固定在彈性敏感元件的表面上，制作非常方便，且粘貼牢固，提高了整個(gè)沖擊錘的穩(wěn)定性。
[0010]更進(jìn)一步的方案是，所述錘體為空心結(jié)構(gòu)，配重塊的一端與錘體采用卡扣方式連接，以方便配重塊的更換。
[0011 ]更進(jìn)一步的方案是，所述彈性敏感元件為一個(gè)空心柱狀金屬結(jié)構(gòu);所述光纖光柵沿彈性敏感元件長(zhǎng)度方向設(shè)置，并固定在彈性敏感元件表面，通過感知彈性敏感元件在錘擊力作用下的應(yīng)變變化來(lái)檢測(cè)錘擊力的大小。
[0012]更進(jìn)一步的方案是，所述光纖光柵有多個(gè)，沿彈性敏感元件圓周方向均勻布設(shè)。
[0013]本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，響應(yīng)頻率范圍寬，靈敏度高，錘頭更換方便，不受電磁干擾、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，可與光纖光柵應(yīng)變、加速度傳感器聯(lián)合使用，構(gòu)成基于光纖光柵傳感的試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析系統(tǒng)，在結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析中具有廣泛的應(yīng)用前景。
【附圖說(shuō)明】
[0014]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中:
圖1為本發(fā)明用于模態(tài)分析的光纖光柵沖擊錘的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為用于模態(tài)分析的光纖光柵沖擊錘的剖視圖；
圖3為實(shí)施例1中彈性敏感元件與光柵光纖的連接結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為實(shí)施例1中彈性敏感元件與光柵光纖的連接結(jié)構(gòu)的俯視圖；
圖5為實(shí)施例1中彈性敏感元件與光柵光纖的連接結(jié)構(gòu)的剖視圖；
圖6為實(shí)施例2中彈性敏感元件與光柵光纖的連接結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7為實(shí)施例2中彈性敏感元件與光柵光纖的連接結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0015]其中:1、錘頭，2、錘體，3、配重塊，4、錘柄，5、端蓋，6、彈性敏感元件，7、光纖光柵，
8、光纖，9、光纖保護(hù)套，1、膠黏劑。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0017]實(shí)施例1，參見圖1-圖5，一種用于模態(tài)分析的光纖光柵沖擊錘，包括錘體2、錘頭1、錘柄4、配重塊3，以及由彈性敏感元件6和I個(gè)光纖光柵7組成的用于檢測(cè)錘擊力的大小的測(cè)力單元;其中:
彈性敏感元件6為一個(gè)空心柱狀金屬結(jié)構(gòu)，其一端固定在錘體2內(nèi)，其另一端通過螺紋連接方式與錘頭I固定連接(錘頭I的底部有一個(gè)帶外螺紋的圓柱凸臺(tái)，彈性敏感元件6有與帶外螺紋的圓柱凸臺(tái)相適配的帶內(nèi)螺紋的孔，組裝時(shí)，錘頭I上的帶外螺紋的圓柱凸臺(tái)直接擰入彈性敏感元件6的孔內(nèi))，且錘頭I和彈性敏感元件6的端面緊密貼合在一起；
光纖光柵7沿彈性敏感元件6長(zhǎng)度方向設(shè)置，并通過膠黏劑10粘貼固定在彈性敏感元件6表面，用于通過感知彈性敏感元件6在錘擊力作用下的應(yīng)變變化來(lái)檢測(cè)錘擊力的大小;光纖光柵7通過光纖8將傳感信號(hào)傳遞給模態(tài)分析儀的數(shù)據(jù)采集裝置；
配重塊3設(shè)于錘體2上，與錘頭I對(duì)應(yīng)設(shè)置，即錘頭I位于錘體2的一端，配重塊3位于錘體2的另一端，用以調(diào)節(jié)光纖光柵沖擊錘的重量;為了方便更換配重塊3以及方便光纖8的布設(shè)，可將錘體2設(shè)計(jì)為空心結(jié)構(gòu)，使配重塊3的一端與錘體2采用卡扣方式連接；
錘柄4為空心結(jié)構(gòu)，其一端通過螺紋連接方式與錘體2連接，其另一端通過螺紋連接方式與一端蓋5連接;端蓋5上固定有用來(lái)保護(hù)光纖8的光纖保護(hù)套9;光纖8穿過中空的錘柄4，從端蓋5上的光纖保護(hù)套9引出。
[0018]實(shí)施例2，參見圖6和圖7，與實(shí)施例1所不同的是:光纖光柵7有3個(gè)，沿彈性敏感元件6周向布設(shè)，即相鄰光纖光柵呈120夾角布置，并通過膠黏劑10粘貼固定在彈性敏感元件6表面上。利用3個(gè)光纖光柵7同時(shí)感知彈性敏感元件6在錘擊力作用下的應(yīng)變變化，來(lái)檢測(cè)錘擊力的大小，測(cè)試結(jié)果更準(zhǔn)確。
[0019]本發(fā)明中，錘頭1、錘體2、配重塊3、錘柄4和端蓋5組成一個(gè)力錘，用來(lái)對(duì)被測(cè)結(jié)構(gòu)施加沖擊載荷;彈性敏感元件6和光纖光柵7形成一個(gè)測(cè)力元件，來(lái)檢測(cè)沖擊載荷的大小。錘頭I在沖擊載荷作用下，會(huì)對(duì)彈性敏感元件6的端面產(chǎn)生一個(gè)壓力，在壓力作用下，彈性敏感元件6產(chǎn)生變形，表面應(yīng)變會(huì)發(fā)生變化;光纖光柵7通過檢測(cè)彈性敏感元件6表面的應(yīng)變變化，來(lái)感知沖擊載荷的大小。
[0020]本說(shuō)明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
[0021]應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于模態(tài)分析的光纖光柵沖擊錘，包括錘體、錘頭和錘柄，其特征在于，所述錘體上安設(shè)有由彈性敏感元件和光纖光柵組成的測(cè)力單元，測(cè)力單元的一端置于錘體內(nèi)，測(cè)力單元的另一端與錘頭連接，用于檢測(cè)錘擊力的大小;所述光纖光柵通過光纖將傳感信號(hào)傳遞給模態(tài)分析儀的數(shù)據(jù)采集裝置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖光柵沖擊錘，其特征在于:所述錘體上設(shè)有配重塊，用以調(diào)節(jié)光纖光柵沖擊錘的重量。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖光柵沖擊錘，其特征在于:所述錘頭與彈性敏感元件通過螺紋連接，且錘頭和彈性敏感元件的端面緊密貼合在一起;所述錘體和錘柄通過螺紋連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的光纖光柵沖擊錘，其特征在于:所述錘柄為空心結(jié)構(gòu)，光纖穿過錘柄與光纖光柵連接。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光纖光柵沖擊錘，其特征在于:所述錘柄的端部設(shè)有與錘柄螺紋連接的端蓋，端蓋上固定有光纖保護(hù)套，用來(lái)保護(hù)光纖。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖光柵沖擊錘，其特征在于:所述光纖光柵通過膠黏劑粘貼固定在彈性敏感元件的表面上。7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的光纖光柵沖擊錘，其特征在于:所述彈性敏感元件為一個(gè)空心柱狀金屬結(jié)構(gòu)； 所述光纖光柵沿彈性敏感元件長(zhǎng)度方向設(shè)置，并固定在彈性敏感元件表面，通過感知彈性敏感元件在錘擊力作用下的應(yīng)變變化來(lái)檢測(cè)錘擊力的大小。
【文檔編號(hào)】G01L1/24GK106053004SQ201610634946
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年8月5日 公開號(hào)201610634946.2, CN 106053004 A, CN 106053004A, CN 201610634946, CN-A-106053004, CN106053004 A, CN106053004A, CN201610634946, CN201610634946.2
【發(fā)明人】周祖德, 黃 俊, 張俊, 譚躍剛, 劉明堯, 王澤超, 余兆祥, 陳俊濤
【申請(qǐng)人】武漢理工大學(xué)