[发明专利]基于光纤布拉格光栅的倾角传感器及其倾角测量方法

权利要求书

1.一种基于光纤布拉格光栅的倾角传感器，其特征在于：包括固定底板(12)、固定于固定底板(12)上的固定压块(6)、还包括薄壁式等截面金属梁(9)，该薄壁式等截面金属梁(9)上端通过第一活动压块(10)及第五螺钉(11)与上述固定压块配合安装于固定底板(12)上，还包括通过第六螺钉(15)和第二活动压块(16)固定于薄壁式等截面金属梁(9)下端的质量块(17)；上述薄壁式等截面金属梁(9)上两侧的相对位置分别贴有第一光纤布拉格光栅(13)和第二光纤布拉格光栅(14)。

2.利用权利要求1所述传感器的测量倾角的倾角测量方法，其特征在于包括以下过程：

(a)、预测被测结构倾斜运动平面；

(b)、将光纤布拉格光栅倾角传感器竖直地固定于被测结构上，且该传感器的固定底板(12)与上述倾斜运动平面平行；

(c)、当被测结构偏离竖直平面产生倾角时，薄壁式等截面金属梁的上端由于被固定在固定底板(12)上而保持相对位置不变，而紧密连接在一起的质量块(17)和薄壁式等截面金属梁下端会由于重力的作用而克服薄壁式等截面金属梁上端拉力保持竖直向下，这样薄壁式等截面金属梁就会因不同倾角导致不同形变；

(d)、粘贴在薄壁式等截面金属梁(9)表面的第一光纤布拉格光栅(13)和第二光纤布拉格光栅(14)会因为薄壁式等截面金属梁(9)的不同形变产生不同的轴向伸缩，从而导致的布拉格光栅中心波长的漂移，根据中心波长的变化与倾角的对应关系即可检测出倾角的大小和方向；具体公式如下：

Δλ=(1-Pe)λB·12mg·L2Eab2θ]]>

其中，Δλ为两个光纤布拉格光栅的中心波长偏移之差，λB为光纤布拉格光栅的中心波长，Pe为光纤的有效弹光系数，m为质量块的质量，g为重力加速度，L2为光纤布拉格光栅的中心位置到薄壁式等截面金属梁下端小孔的距离，E为薄壁式等截面金属梁材料的弹性模量，a为薄壁式等截面金属梁材料的宽度，b为薄壁式等截面金属梁材料的厚度，θ为被测结构偏离竖直面的倾斜角度。