一種大量程光纖光柵位移傳感器及測量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種大量程光纖光柵位移傳感器及測量方法，包括:傳感器主體以及鋼絲繩固定結(jié)構(gòu)；所述傳感器主體包括傳感器外殼以及設(shè)置在外殼內(nèi)部的光纖、應(yīng)變梁、光纖光柵一、光纖光柵二、精密螺桿、支架一、繞線輪、鋼絲繩、簧盒、支架二和渦卷彈簧；支架一與支架二固定在傳感器外殼上，所述支架一外側(cè)固定有應(yīng)變梁，應(yīng)變梁上下兩側(cè)分別粘接光纖光柵一和光纖光柵二；在支架一和支架二之間固定有用于在兩支架之間通過螺紋傳動進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動的精密螺桿，所述精密螺桿上固定有繞線輪。本發(fā)明有益效果：改變精密螺桿的螺距P可實(shí)現(xiàn)對傳感器靈敏度的調(diào)整，通過改變繞線輪的直徑可調(diào)整量程；相比一般光纖傳感器可進(jìn)行較大距離的測量。
【專利說明】一種大量程光纖光柵位移傳感器及測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種位移傳感器，尤其涉及一種大量程光纖光柵位移傳感器及測量方法，適用于煤礦液壓支架位移的實(shí)時在線監(jiān)測。
【背景技術(shù)】
[0002]我國采煤綜合機(jī)械化水平在不斷提高，隨著綜合采煤機(jī)械化的不斷發(fā)展和新型大功率采煤機(jī)、工作面運(yùn)輸機(jī)的使用，要求對液壓支架工作狀態(tài)的監(jiān)測技術(shù)與之相配套。目前采煤機(jī)和運(yùn)輸機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)在許多煤礦投入使用，但液壓支架工作狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)滯后于上述監(jiān)控系統(tǒng)，給現(xiàn)場作業(yè)人員帶來了極大的不便。
[0003]目前的液壓支架狀態(tài)監(jiān)測多采用電子式傳感裝置，由于工作面有強(qiáng)烈的電磁干擾，容易造成測量不準(zhǔn)確，且現(xiàn)有的液壓支架直線傳感器安裝成本較高，信號漂移嚴(yán)重，信號遠(yuǎn)距離傳輸困難，不方便組網(wǎng)，同時對現(xiàn)場環(huán)境的抗干擾能力比較差，需要經(jīng)常調(diào)零和校正，容易在支架工作過程中損壞；現(xiàn)有的光纖光柵位移傳感器精度較高，抗電磁干擾，但量程較小，一般在200mm以內(nèi)，不能滿足現(xiàn)場使用要求。各種監(jiān)測方式也不具有系統(tǒng)性。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提出了一種大量程的光纖光柵位移傳感器及測量方法，該光纖光柵位移傳感器，體積小、精度高、量程大并且量程連續(xù)可調(diào)，其次由于傳感器本身不帶電，本質(zhì)安全，可在易燃易爆環(huán)境下使用，并能實(shí)現(xiàn)實(shí)時在線監(jiān)測，為監(jiān)測液壓支架位移，分析工作面的走向提供了技術(shù)手段。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種大量程光纖光柵位移傳感器，包括:傳感器主體以及鋼絲繩固定結(jié)構(gòu)；所述傳感器主體包括傳感器外殼以及設(shè)置在外殼內(nèi)部的光纖、應(yīng)變梁、光纖光柵一、光纖光柵二、精密螺桿、支架一、繞線輪、鋼絲繩、簧盒、支架二和渦卷彈簧；
[0007]所述支架一與支架二固定在傳感器外殼上，所述支架一外側(cè)固定有應(yīng)變梁，應(yīng)變梁上下兩側(cè)分別粘接光纖光柵一和光纖光柵二；
[0008]在支架一和支架二之間固定有用于在兩支架之間通過螺紋傳動進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動的精密螺桿，所述精密螺桿上固定有繞線輪；
[0009]所述支架二內(nèi)側(cè)固定有簧盒，簧盒內(nèi)部設(shè)有渦卷彈簧，渦卷彈簧與精密螺桿連接。
[0010]所述鋼絲繩固定結(jié)構(gòu)包括用于將鋼絲繩卡緊的鋼絲繩卡扣以及用于固定鋼絲繩自由端的鋼絲繩固定環(huán)；
[0011]鋼絲繩一端固定在傳感器內(nèi)部繞線輪上，繞線輪纏繞合適圈數(shù)后，通過鋼絲繩卡扣卡緊，并阻擋在傳感器外殼外部，另一端為自由端，固定在鋼絲繩固定環(huán)上。
[0012]所述傳感器外殼包括:上蓋、下蓋、圓筒側(cè)壁、光纜固定接頭和鎧裝光纜；所述上蓋、下蓋和側(cè)壁共同組成光纖光柵位移傳感器的殼體，所述下蓋外側(cè)設(shè)有用于固定光纜的光纜固定接頭，光纜固定接頭連接鎧裝光纜；光纖一端固定于應(yīng)變梁上，另一端穿過下蓋進(jìn)入鎧裝光纜。
[0013]通過調(diào)整精密螺桿的螺距以及應(yīng)變梁的尺寸能夠調(diào)整傳感器的靈敏度，通過改變精密螺桿的螺紋長度以及繞線輪的直徑能夠調(diào)整傳感器的量程。
[0014]一種大量程光纖光柵位移傳感器的測量方法，
[0015]當(dāng)鋼絲繩固定環(huán)與傳感器主體之間距離變大時，鋼絲繩拖動繞線輪發(fā)生轉(zhuǎn)動，繞線輪帶動精密螺桿轉(zhuǎn)動，渦卷彈簧儲存能量，精密螺桿向靠近應(yīng)變梁的一側(cè)移動，應(yīng)變梁撓曲應(yīng)變增大，通過位移量與撓曲應(yīng)變量標(biāo)定公式得出所測位移量；
[0016]當(dāng)鋼絲繩固定環(huán)與傳感器主體之間距離變小時，繞線輪在渦卷彈簧的彈力下發(fā)生轉(zhuǎn)動，鋼絲繩被盤在繞線輪上，精密螺桿向遠(yuǎn)離應(yīng)變梁的一側(cè)移動，應(yīng)變梁撓曲應(yīng)變減小，通過位移量與撓曲應(yīng)變量標(biāo)定公式得出所測位移量。
[0017]所述鋼絲繩固定環(huán)與傳感器主體部分分別固定在測量目標(biāo)要發(fā)生位移部位的兩端。
[0018]所述位移量與撓曲應(yīng)變量的標(biāo)定公式為:
【權(quán)利要求】
1.一種大量程光纖光柵位移傳感器，其特征是，包括:傳感器主體以及鋼絲繩固定結(jié)構(gòu)；所述傳感器主體包括傳感器外殼以及設(shè)置在外殼內(nèi)部的光纖、應(yīng)變梁、光纖光柵一、光纖光柵二、精密螺桿、支架一、繞線輪、鋼絲繩、簧盒、支架二和渦卷彈簧； 所述支架一與支架二固定在傳感器外殼上，所述支架一外側(cè)固定有應(yīng)變梁，應(yīng)變梁上下兩側(cè)分別粘接光纖光柵一和光纖光柵二； 在支架一和支架二之間固定有用于在兩支架之間通過螺紋傳動進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動的精密螺桿，所述精密螺桿上固定有繞線輪； 所述支架二內(nèi)側(cè)固定有簧盒，簧盒內(nèi)部設(shè)有渦卷彈簧，渦卷彈簧與精密螺桿連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種大量程光纖光柵位移傳感器，其特征是，所述鋼絲繩固定結(jié)構(gòu)包括用于將鋼絲繩卡緊的鋼絲繩卡扣以及用于固定鋼絲繩自由端的鋼絲繩固定環(huán)； 鋼絲繩一端固定在傳感器內(nèi)部繞線輪上，繞線輪纏繞合適圈數(shù)后，通過鋼絲繩卡扣卡緊，并阻擋在傳感器外殼外部，另一端為自由端，固定在鋼絲繩固定環(huán)上。
3.如權(quán)利要求1所述的一種大量程光纖光柵位移傳感器，其特征是，所述傳感器外殼包括:上蓋、下蓋、圓筒側(cè)壁、光纜固定接頭和鎧裝光纜；所述上蓋、下蓋和側(cè)壁共同組成光纖光柵位移傳感器的殼體，所述下蓋外側(cè)設(shè)有用于固定光纜的光纜固定接頭，光纜固定接頭連接鎧裝光纜；光纖一端固定于應(yīng)變梁上，另一端穿過下蓋進(jìn)入鎧裝光纜。
4.如權(quán)利要求1所述的一種大量程光纖光柵位移傳感器，其特征是，通過調(diào)整精密螺桿的螺距以及應(yīng)變梁的尺寸能夠調(diào)整傳感器的靈敏度，通過改變精密螺桿的螺紋長度以及繞線輪的直徑能夠調(diào)整傳感器的量程。
5.一種如權(quán)利要求1所述的大量程光纖光柵位移傳感器的測量方法，其特征是， 當(dāng)鋼絲繩固定環(huán)與傳感器主體之間距離變大時，鋼絲繩拖動繞線輪發(fā)生轉(zhuǎn)動，繞線輪帶動精密螺桿轉(zhuǎn)動，渦卷彈簧儲存能量，精密螺桿向靠近應(yīng)變梁的一側(cè)移動，應(yīng)變梁撓曲應(yīng)變增大，通過標(biāo)定公式得出所測位移量； 當(dāng)鋼絲繩固定環(huán)與傳感器主體之間距離變小時，繞線輪在渦卷彈簧的彈力下發(fā)生轉(zhuǎn)動，鋼絲繩被盤在繞線輪上，精密螺桿向遠(yuǎn)離應(yīng)變梁的一側(cè)移動，應(yīng)變梁撓曲應(yīng)變減小，通過標(biāo)定公式得出所測位移量。
6.如權(quán)利要求5所述的一種大量程光纖光柵位移傳感器的測量方法，其特征是，所述鋼絲繩固定環(huán)與傳感器主體部分分別固定在測量目標(biāo)要發(fā)生位移部位的兩端。
7.如權(quán)利要求5所述的一種大量程光纖光柵位移傳感器的測量方法，其特征是，所述標(biāo)定公式為:
8.如權(quán)利要求5所述的一種大量程光纖光柵位移傳感器的測量方法，其特征是，通過調(diào)整精密螺桿的螺距以及應(yīng)變梁的尺寸能夠調(diào)整傳感器的靈敏度，通過改變精密螺桿的螺紋長度以及繞線輪的直徑能夠調(diào)整傳感器的量程。
【文檔編號】G01B11/02GK103983197SQ201410209172
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月16日
【發(fā)明者】姜龍, 孫劍鋒, 李連慶, 劉統(tǒng)玉 申請人:山東微感光電子有限公司
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