[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
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 | ||
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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