[实用新型]一种基于双L型梁的光纤光栅土压力传感器有效

专利信息
申请号: 201220572574.2 申请日: 2012-11-01
公开(公告)号: CN202974522U 公开(公告)日: 2013-06-05
发明(设计)人: 张文涛;李峰;杜彦良;李芳 申请(专利权)人: 中国科学院半导体研究所
主分类号: G01L1/24 分类号: G01L1/24
代理公司: 中科专利商标代理有限责任公司 11021 代理人: 任岩
地址: 100083 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 光纤 光栅 压力传感器
【权利要求书】:

1.一种基于双L型梁的光纤光栅土压力传感器,其特征在于,包括: 

盒体(1),为饼状筒形结构,其顶部内表面具有直接感受外界土压力信号的一个承压膜片(2); 

安装于盒体(1)内部的两个支撑轴(4); 

安装于两个支撑轴(4)上的两个L型梁(5),每个L型梁均具有竖直方向部分(6)和水平方向部分(7),两个L型梁(5)的水平方向部分(7)相对且不接触,使L型梁(5)能够绕支撑轴(4)转动一定角度; 

安装于承压膜片(2)与两个水平方向部分(7)的端部之间的中心传力杆(3),中心传力杆(3)将承压膜片(2)的纵向位移传递给两个L型梁(5)的水平方向部分(7)的端部; 

安装于双L型梁(5)的竖直方向部分(6)的端部检测土压力信号的光纤光栅(8),承压膜片(2)的纵向位移通过中心传力杆(3)和两个L型梁(5)被传递给光纤光栅(8),使光纤光栅(8)产生轴向应变; 

设置于盒体(1)两端部侧壁的两个引出小孔(9),光纤光栅(8)的尾纤通过该两个引出小孔(9)被引出; 

安装于盒体(1)底部密封和保护盒体(1)内部结构的底板(10)。 

2.根据权利要求1所述的基于双L型梁的光纤光栅土压力传感器,其特征在于,所述承压膜片(2)、中心传力杆(3)和两个L型梁(5)构成一个纵向-横向位移转化结构,当受到外界土压力时,该两个L型梁(5)通过旋转将承压膜片(2)挠度传递给光纤光栅(8),引起该光纤光栅(8)发生轴向应变。 

3.根据权利要求1所述的基于双L型梁的光纤光栅土压力传感器,其特征在于,所述支撑轴(4)为阶梯状,以限制L型梁(5)沿支撑轴(4)的平动,使L型梁(5)只有一个绕支撑轴(4)的旋转自由度,进而提高该光纤光栅土压力传感器的稳定性能。 

4.根据权利要求1所述的基于双L型梁的光纤光栅土压力传感器,其特征在于,所述光纤光栅土压力传感器的盒体(1)、承压膜片(2)以及中心传力杆(3)为一体化设计,以保证外界土压力所引起的承压膜片 (2)挠度的刚性传递。 

5.根据权利要求1所述的基于双L型梁的光纤光栅土压力传感器,其特征在于,所述两个L型梁(5)的竖直方向部分(6)的端部之间还包括一弹性材料,该弹性材料固定两个L型梁(5)的初始位置,确保两个L型梁(5)的水平方向部分(7)与中心传力杆(3)在初始条件下紧密接触。 

6.根据权利要求1所述的基于双L型梁的光纤光栅土压力传感器,其特征在于,所述中心传力杆(3)与两个L型梁(5)的水平方向部分(7)的端部之间还包括一个分载梁(20),且中心传力杆(3)作用于该分载梁(20)的中心。 

7.根据权利要求6所述的基于双L型梁的光纤光栅土压力传感器,其特征在于,所述分载梁(20)的中心接触于中心传力杆(3),分载梁(20)的两端部分别接触于一个L型梁(5)的水平方向部分(7)的端部,承压膜片(2)的纵向位移依次通过中心传力杆(3)和分载梁(20)被传递至两个L型梁(5)的水平方向部分(7)的端部。 

8.根据权利要求7所述的基于双L型梁的光纤光栅土压力传感器,其特征在于,所述两个L型梁(5)的竖直方向部分(6)的端部之间还包括一弹性材料,该弹性材料固定两个L型梁(5)的初始位置,确保两个L型梁(5)的水平方向部分(7)与分载梁(20)的两端部在初始条件下紧密接触。 

9.根据权利要求5或8所述的基于双L型梁的光纤光栅土压力传感器,其特征在于,所述弹性材料是可拆卸的,其弹性模量小于光纤的弹性模量。 

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