基于光纖光柵的三杯式風(fēng)速傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及基于光纖光柵的三杯式風(fēng)速傳感 器。
【背景技術(shù)】
[0002] 在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，風(fēng)速的監(jiān)測是十分常見的。目前市場上有許多種類的風(fēng)速 測量儀，常用的風(fēng)速傳感器有三杯式風(fēng)速計(jì)、熱敏風(fēng)速計(jì)和超聲波風(fēng)速計(jì)等，如李安迎采用 三杯式風(fēng)速傳感器作為風(fēng)速傳感設(shè)備，通過計(jì)數(shù)器測量周期得到風(fēng)速。
[0003] 在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)這幾種風(fēng)速傳感器都存在下列問題：
[0004] 1)傳感器安裝在惡劣電磁環(huán)境中，易受電磁干擾影響；
[0005] 2)目前大多數(shù)監(jiān)測終端所測風(fēng)速為瞬時(shí)風(fēng)速，且間隔若干分鐘監(jiān)測1次，由于自 然界的風(fēng)速變化很快，使用這些傳感器測量的風(fēng)速將造成很大誤差；
[0006] 3)現(xiàn)有風(fēng)速傳感器測量結(jié)果需要通過無線方式傳遞給監(jiān)控中心，由于工程現(xiàn)場環(huán) 境多比較惡劣，無線通信信號不穩(wěn)定，導(dǎo)致風(fēng)速測量結(jié)果無法傳輸。
[0007] 在光纖光柵風(fēng)速測量方面，馬國明利用粘貼有FBG的等強(qiáng)度梁對風(fēng)速產(chǎn)生的壓力 進(jìn)行測量，從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)速的測量。而三杯式光纖光柵風(fēng)速測量的研宄和應(yīng)用很少報(bào)道。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008] 為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型公開了基于光纖光柵的三杯式風(fēng)速傳感 器，使用光纖光柵對風(fēng)速進(jìn)行測量，使用三杯式風(fēng)速計(jì)，結(jié)構(gòu)簡單，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，測速范圍 大，可提高系統(tǒng)的可靠性。
[0009] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的具體方案如下：
[0010] 基于光纖光柵的三杯式風(fēng)速傳感器，包括三杯轉(zhuǎn)盤，三杯轉(zhuǎn)盤的末端設(shè)置有風(fēng)杯， 三杯轉(zhuǎn)盤的中心位置經(jīng)同心軸與底部同軸齒輪盤相連接，同軸齒輪盤的邊緣設(shè)置有多個(gè)齒 輪，等強(qiáng)度懸臂梁與同軸齒輪盤邊緣的齒輪相接觸，敏感光柵粘貼于等強(qiáng)度懸臂梁表面，敏 感光柵與光纖尾纖相連，光纖尾纖引出并與光源及波長解調(diào)設(shè)備連接，當(dāng)有風(fēng)吹向三杯轉(zhuǎn) 盤時(shí)，三杯轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)同軸齒輪盤轉(zhuǎn)動(dòng)，同軸齒輪盤邊緣有N個(gè)齒輪，當(dāng)齒輪盤轉(zhuǎn) 動(dòng)時(shí)，等強(qiáng)度懸臂梁會(huì)產(chǎn)生形變繼而對轉(zhuǎn)過的齒輪進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而進(jìn)行風(fēng)速的測量。
[0011] 所述三杯轉(zhuǎn)盤、設(shè)置在三杯轉(zhuǎn)盤的末端的風(fēng)杯、同軸齒輪盤及連接同軸齒輪盤與 三杯轉(zhuǎn)盤的同心軸共同構(gòu)成風(fēng)速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0012] 所述的三杯轉(zhuǎn)盤包括三個(gè)臂，相鄰兩臂之間的夾角為120°，每臂末端連接一個(gè)空 心半球機(jī)風(fēng)杯，空心半球切面呈豎直狀態(tài)。
[0013] 所述等強(qiáng)度懸臂梁，選擇碳纖維板作為基體，為保證其受力均勻產(chǎn)生均勻形變，等 強(qiáng)度懸臂梁在有效受力范圍內(nèi)形狀為等腰三角形。
[0014] 所述敏感光柵，用a-氰基丙烯酸乙酯將柵區(qū)粘貼于等強(qiáng)度懸臂梁上。
[0015] 當(dāng)齒輪盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，等強(qiáng)度梁會(huì)對轉(zhuǎn)過的齒輪進(jìn)行計(jì)數(shù)，風(fēng)速的測量公式為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 基于光纖光柵的三杯式風(fēng)速傳感器，其特征是，包括三杯轉(zhuǎn)盤，三杯轉(zhuǎn)盤的末端設(shè)置 有風(fēng)杯，三杯轉(zhuǎn)盤的中心位置經(jīng)同心軸與底部同軸齒輪盤相連接，同軸齒輪盤的邊緣設(shè)置 有多個(gè)齒輪，等強(qiáng)度懸臂梁與同軸齒輪盤邊緣的齒輪相接觸，敏感光柵粘貼于等強(qiáng)度懸臂 梁表面，敏感光柵與光纖尾纖相連，光纖尾纖引出并與光源及波長解調(diào)設(shè)備連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于光纖光柵的三杯式風(fēng)速傳感器，其特征是，所述三杯轉(zhuǎn)盤、 設(shè)置在三杯轉(zhuǎn)盤的末端的風(fēng)杯、同軸齒輪盤及連接同軸齒輪盤與三杯轉(zhuǎn)盤的同心軸共同構(gòu) 成風(fēng)速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的基于光纖光柵的三杯式風(fēng)速傳感器，其特征是，所述的三杯 轉(zhuǎn)盤包括三個(gè)臂，相鄰兩臂之間的夾角為120°，每臂末端連接一個(gè)空心半球機(jī)風(fēng)杯，空心 半球切面呈豎直狀態(tài)。
4. 如權(quán)利要求1所述的基于光纖光柵的三杯式風(fēng)速傳感器，其特征是，所述等強(qiáng)度懸 臂梁，選擇碳纖維板作為基體，為保證其受力均勻產(chǎn)生均勻形變，等強(qiáng)度懸臂梁在有效受力 范圍內(nèi)形狀為等腰三角形。
5. 如權(quán)利要求1所述的基于光纖光柵的三杯式風(fēng)速傳感器，其特征是，所述敏感光柵， 用a-氰基丙烯酸乙酯將柵區(qū)粘貼于等強(qiáng)度懸臂梁上。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了基于光纖光柵的三杯式風(fēng)速傳感器，包括三杯轉(zhuǎn)盤，三杯轉(zhuǎn)盤的末端設(shè)置有風(fēng)杯，三杯轉(zhuǎn)盤的中心位置經(jīng)同心軸與底部同軸齒輪盤相連接，同軸齒輪盤的邊緣設(shè)置有多個(gè)齒輪，等強(qiáng)度懸臂梁與同軸齒輪盤邊緣的齒輪相接觸，敏感光柵粘貼于等強(qiáng)度懸臂梁表面，敏感光柵與光纖尾纖相連，光纖尾纖引出并與光源及波長解調(diào)設(shè)備連接，當(dāng)有風(fēng)吹向三杯轉(zhuǎn)盤時(shí)，三杯轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)同軸齒輪盤轉(zhuǎn)動(dòng)，同軸齒輪盤邊緣有N個(gè)齒輪，當(dāng)齒輪盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，等強(qiáng)度懸臂梁會(huì)產(chǎn)生形變繼而對轉(zhuǎn)過的齒輪進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而進(jìn)行風(fēng)速的測量。本實(shí)用新型測量精確，結(jié)構(gòu)簡單。
【IPC分類】G01P5-02
【公開號】CN204514950
【申請?zhí)枴緾N201520252222
【發(fā)明人】曹玉強(qiáng), 姜明月, 隋青美, 蔣善超, 王靜
【申請人】山東大學(xué)蘇州研究院
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年4月23日