[发明专利]非接触光纤型扭转参量检测装置

说明书

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，特别涉及一种非接触光纤型扭转参量检测装置。

背景技术

在机械传动系统中，扭转参量是反映生产设备系统性能的最典型机械量之一，扭转参量测量及分析是保证各种生产及辅助设备安全正常运行，节省能源，提高系统效率的重要手段。提高扭转参量测量的准确性、扭转参量监测和控制的实时性以及扭转参量异常分析的可靠性，是减少事故发生、使生产正常进行的重要手段。

随着科学技术的进步和生产的发展，扭转参量测量技术有着广阔的应用前景。同时，对扭转参量的监测也提出了越来越高的要求：由静态测试转向动态在线检测；由间接测量转向直接测量；由单功能转向多功能，包括自补偿、自修正、自适应、自诊断、远程设定、状态组合、信息存储和记忆：要求系统微型化、数字化、智能化、虚拟化和网络化；要求扭矩的检测与动力装置的控制相结合，达到转速、扭转参量、输出功率的优化配置。

如机动车的方向控制系统中，许多车辆就安装有检测方向盘的扭转角度、扭转力矩、扭转方向甚至是扭转速度等的扭转参量传感装置，车辆控制单元ECU通过获取方向盘相关的扭转参量，可以为车辆的助力转向以及助力大小、甚至是车辆的安全驾驶提供有效的辅助功能。目前的扭转参量传感器，主要有应变式，磁电相位式，光电式等几种。应变式主要是接触式电位计型传感装置，其优点是成本低、安装使用方便，缺点是易受温度变化影响、容易磨损、使用寿命短容易受到电磁干扰；磁电相位式、光电式等传感装置的优点是非接触、没有磨损、精度较高、寿命长，缺点是安装精度要求高、成本高、防尘性能差，由于仍是依靠电流或电压传递信号，所以也容易受到电磁干扰。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种非接触光纤型扭转参量检测装置。本发明传感区域中光链路是完整的，从而可以有较好的抗震动、以及防水防尘等性能，在较为恶劣的实际使用环境条件下有较好的适应能力。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：非接触光纤型扭转参量检测装置，其特征在于：包括基板，所述基板上设置有检测单元，所述检测单元包括信号光纤、曲线型支架和磁性体，布设在所述的曲线型支架内部相对两侧的多个A侧变形齿和多个B侧变形齿，所述的A侧变形齿和B侧变形齿呈交错布设，A侧变形齿和B侧变形齿对应布设在信号光纤的两侧，所述曲线型支架与基板大致垂直，所述磁性体安装在曲线型支架上远离基板的一端，在所述磁性体一侧且与磁性体相间隔的设置有一扭杆，所述扭杆上同轴设置有待测物体，所述扭杆上设置有与磁性体相配合的永久磁铁体，所述磁性体能在永久磁铁体的作用下使信号光纤产生变形，所述信号光纤的两端分别通过延长光纤连接有测试单元，所述测试单元连接有处理单元，所述测试单元通过延长光纤检测信号光纤内部传输光信号功率的变化并传递给处理单元，处理单元对测试单元的数据进行处理并计算后得待测物体的扭转角度、扭转速度或扭转圈数。

上述的非接触光纤型扭转参量检测装置，所述曲线型支架为曲线型壳体，所述基板上设置有与基板相垂直的滑轨，所述磁性体与滑轨是滑动配合。

上述的非接触光纤型扭转参量检测装置，所述曲线型支架由弹簧构成，A侧变形齿和B侧变形齿4-2对应布设在弹簧中相邻相邻两圈弹簧丝之间，所述基板上设置有与基板相垂直的滑轨，所述磁性体与滑轨是滑动配合。

上述的非接触光纤型扭转参量检测装置，所述曲线型支架由波纹管组成，所述A侧变形齿和B侧变形齿对应布设在波纹管的管壁上内凹处的相对两个侧面上。

上述的非接触光纤型扭转参量检测装置，所述曲线型支架由两块与基板相平行锯齿板组成，信号光纤夹持在两锯齿板之间，远离基板的锯齿板通过辅助弹簧与磁性体连接。

上述的非接触光纤型扭转参量检测装置，所述的信号光纤的一端安置有光反射装置，信号光纤的另一端通过延长光纤连接一1X2光分路器的1口，1X2光分路器的2口接测试单元。

上述的非接触光纤型扭转参量检测装置，所述永久磁铁体为圆盘形永久磁铁且圆盘形永久磁铁的极性沿圆盘边沿交替变化，所述磁性体也是一个永久磁铁，且磁性体中一个磁极较另一个磁极更接近圆盘边沿。

上述的非接触光纤型扭转参量检测装置，所述永久磁铁体是齿形边沿圆盘形磁性材料，齿形边沿圆盘形磁性材料是铁、镍或其他能被磁铁吸引的磁性材料构成。

上述的非接触光纤型扭转参量检测装置，所述永久磁铁体和磁性体的外围均包裹有磁屏蔽材料。