[发明专利]用于测量机械力的布拉格光栅装置和该装置的工作应用及方法

权利要求书

1.用于测量机械力(K，K’)的布拉格光栅装置，具有：

-至少一个由弹性材料组成的光导体(1)，用于在传播方向(10)上传导光辐射(P)，

-至少一个构造在所述导体(1)内的、具有布拉格波长(λ1)的布拉格光栅(11)，所述的布拉格波长根据所述导体(1)在传播方向(10)上的伸展和/或收缩而发生变化，以及

-力传递装置(2)，由它把所述需测量的力(K，K’)转换成一个在所述传播方向(10)上伸展和/或收缩所述导体(1)的力(K1，K1’)。

2.如权利要求1或2所述的装置，其中所述的力传递装置(2)具有至少一个杠杆，

-所述杠杆可以绕着相对于所述导体(1)为基本固定的旋转轴(21)进行旋转，

-所述杠杆被固定在所述的导体(1)上，以及

-在所述杠杆上作用了所述需测量的力(K，K’)。

3.如权利要求2所述的装置，其中所述的力传递装置(2)具有一个杠杆(20)，而且，位于所述旋转轴(21)和所述杠杆(20)在所述导体(1)上的紧固点(22)之间的间隔(d1)大于位于所述旋转轴(21)和所述需测量的力(K，K’)在所述杠杆(20)上的作用点(23)之间的间隔(d2)。

4.如权利要求2或3所述的装置，其中所述的力传递装置(2)具有一个杠杆(20)，而且，位于所述旋转轴(21)和所述杠杆(20)在所述导体(1)上的紧固点(22)之间的间隔(d1)小于位于所述旋转轴(d2)和所述需测量的力(K，K’)在所述杠杆(20)上的作用点(23)之间的间隔(d2)。

5.如权利要求2～4之一所述的装置，其中所述的导体(1)被固定在一个相对于杠杆(20)的旋转轴(21)为基本固定的点(23)上，所述的点在传播方向(10)上以一个距杠杆(20)的紧固点为包含有所述光栅(11)的间隔(a)而被布置在所述的导体(1)上。

6.如权利要求5所述的装置，具有一种载体(3)，所述的杠杆(20)在该载体上可绕着所述的旋转轴(21)进行旋转，而且所述的导体(1)被安装在所述的固定点(23)上。

7.如权利要求6所述的装置，其中所述的载体(3)是整体地构造的。

8.如前述权利要求之一所述的装置，其中所述的导体(1)在传播方向(10)上具有一个预应力(B)。

9.如前述权利要求之一所述的装置，其中所述的导体(1)具有一种光纤。

10.如前述权利要求之一所述的装置，具有一种力产生装置(3，20，4；3，20，21，M)，用于生成由所述力传递装置(2)进行转换的需测量的机械力(K，K’)。

11.如权利要求10所述的装置，其中所述的力产生装置(3，20，4；3，20，21，M)具有一种变换装置(4；20，21，M)，用于把不同于所述需测量的机械力(K，K’)的物理量(U)变换成所述的力(K，K’)。

12.如权利要求11所述的装置，其中所述的变换装置(4)具有一种压电材料体。

13.如权利要求11或12所述的装置，其中所述的变换装置(20，21，M)具有运动的质量(M)。

14.应用权利要求10～13之一所述的装置来测量物理量(U)。

15.权利要求1～14之一所述装置的工作方法，具有步骤：

-将导体(1)内的光辐射(P)导入构造在所述导体(1)之内的布拉格光栅(11)，而且

-测量由所述布拉格光栅(11)根据所述输入的光辐射(P)所产生的布拉格波长(λ1)，并将其作为所述需测量的力(K，K’)的量度。