[实用新型]基于碳纤维材料的光纤传感器

权利要求书

1.一种基于碳纤维材料的光纤传感器，包括内部为空腔的环形框架（1），所述环形框架的一侧固定有固定板（2）；其特征在于：所述环形框架的内部空腔中设置有螺旋凸轮（3）、探测臂（6）、悬臂梁（7）和支撑弹簧（11），螺旋凸轮通过固定轴（4）转动地设置于固定板（2）上，螺旋凸轮上固定有可绕固定轴转动的齿轮（5）；悬臂梁固定于环形框架上，悬臂梁的上、下两表面上分别贴有完全相同的上光纤光栅（8）、下光纤光栅（9），上光纤光栅和下光纤光栅形成光纤测量元件（22）；探测臂的一端设置有与齿轮相啮合的齿条（10），另一端伸出于环形框架（1）；悬臂梁处于水平位置时螺旋凸轮处于初始位置，且此时螺旋凸轮与悬臂梁相接触；支撑弹簧下端固定于环形框架上，上端与悬臂梁相接触，支撑弹簧处于始终迫使悬臂梁压向螺旋凸轮的状态；固定板通过多个第一固定螺钉（12）固定于建筑墙体（16）上，探测臂上远离齿轮的一端通过第二固定螺钉（13）固定于建筑墙体上，第一固定螺钉、第二固定螺钉位于墙体裂缝（28）的两侧。

2.根据权利要求1所述的基于碳纤维材料的光纤传感器，其特征在于：设螺旋凸轮（3）与悬臂梁（7）的接触点距离固定轴（4）的中心的距离为R，则R=KA；其中，K为螺旋凸轮的螺旋常数，A为螺旋凸轮相对于初始位置转动的角度。

3.根据权利要求1或2所述的基于碳纤维材料的光纤传感器，其特征在于：所述环形框架（1）的内外两侧分别设置有内层碳纤维布（15）和外层碳纤维布（17），内层碳纤维布、外层碳纤维布的边缘分别设置有与墙面碳纤维布（18）相连接的多块内层碳纤维布触角（19）、多块外层碳纤维布触角（20）。

4.根据权利要求1或2所述的基于碳纤维材料的光纤传感器，其特征在于：所述环形框架（1）上设置有便于探测臂（6）通过的开口，该开口处设置有对探测臂进行限位的两限位块（14）。

5.根据权利要求1或2所述的基于碳纤维材料的光纤传感器，其特征在于：包括起信号采集和数据运算的微处理器（21），所述光纤测量元件（22）的输出经光谱测量模块（24）、信号处理电路（23）后输入至微处理器的输入端，微处理器的输出端连接有信息显示模块（26）；微处理器连接有电源模块（25）和控制按键模块（27）。

6.根据权利要求1或2所述的基于碳纤维材料的光纤传感器，其特征在于：所述环形框架（1）和固定板（2）为硬质碳纤维板材料。

7.根据权利要求1或2所述的基于碳纤维材料的光纤传感器，其特征在于：所述螺旋凸轮（3）上固定有角度测量杆（29），角度测量杆用于测量建筑内相关存在角度的变化以及阀门开度、风量开关开度以及电力通信领域的混凝土工程基础设施，及架空线路摇摆情况；通过更换齿条（10）和齿轮（5）的尺寸，可实现不同的测量精度和范围。

8.一种基于碳纤维材料的光纤传感器，包括内部为空腔的环形框架（1），所述环形框架的一侧固定有固定板（2）；其特征在于：所述环形框架的内部空腔中设置有探测臂（6）、悬臂梁（7）和转动螺杆（30），悬臂梁固定于环形框架上，悬臂梁的上、下两表面上分别贴有完全相同的上光纤光栅（8）、下光纤光栅（9），上光纤光栅和下光纤光栅形成光纤测量元件（22）；探测臂的一端设置有齿条（33），另一端伸出于环形框架（1）；转动螺杆通过轴承（32）与固定板相固定，转动螺杆上固定有与齿条（33）相啮合的齿轮（31）；所述转动螺杆的顶端固定有用于表征转动螺杆转动角度的角度测量杆（29），转动螺杆的上部固定有幅齿轮（32），幅齿轮与开度传动杆（35）相啮合；当悬臂梁处于水平位置时，齿轮（31）的转动角度为0rad，设转动螺杆的螺距为L，则悬臂梁距离水平位置的距离                                               与齿轮转动的角度之间满足：。