[发明专利]一种光纤布拉格光栅角度传感器

权利要求书

1.一种光纤布拉格光栅角度传感器，其特征在于，包括刚性转动长端(10)和刚性转动短端(20)；刚性转动长端(10)与刚性转动短端(20)可相对转动连接，以构成转动副机构(50)；刚性转动长端(10)包括刚性构件(11)；刚性构件(11)包括通过接头(13)与刚性转动短端(20)可转动连接的刚性杆以及与刚性杆固定连接的固定件；光纤布拉格光栅角度传感器还包括至少两个光纤布拉格光栅元件(30)，其中有两个光纤布拉格光栅元件(30)分别设置在刚性杆的两侧；每个光纤布拉格光栅元件(30)的两个线段分别与固定件和刚性转动短端(20)固定连接；光纤布拉格光栅角度传感器还包括用于张紧光纤布拉格光栅元件(30)的预张力施加器(22)；

固定件上分别设置有与至少两个光纤布拉格光栅元件(30)一一对应的至少两个第一通孔，刚性转动短端(20)上分别设置有与至少两个光纤布拉格光栅元件(30)一一对应的至少两个第二通孔；

刚性转动短端(20)还包括主体，该主体上开设有U形槽(21)；刚性杆上的接头(13)呈圆柱形，设置在U形槽(21)中；主体在U形槽(21)的两侧分别安装有限位构件(14)；每个限位构件(14)上开设有第三通孔，接头(13)的两端分别可转动地穿设于限位构件(14)上的第三通孔中；

刚性转动短端(20)的主体在背离U形槽(21)的位置开设有方形槽(23)，主体上开设有连通U形槽(21)和方形槽(23)的第四通孔，光纤布拉格光栅元件(30)穿设于第四通孔；预张力施加器(22)包括设置在方形槽(23)中的方形块体(24)以及螺纹穿设在方形块体(24)中的螺杆(25)，第二通孔设置在方形块体(24)上；螺杆(25)通过C形挡圈(26)限制在螺杆(25)中，用于被转动以使方形块体(24)沿螺杆(25)轴线方向滑动，从而张紧光纤布拉格光栅元件(30)。

2.根据权利要求1所述的光纤布拉格光栅角度传感器，其特征在于，分别设置在刚性杆的两侧的光纤布拉格光栅元件(30)用于在刚性转动长端(10)与刚性转动短端(20)发生相对转动时产生用于计算刚性转动长端(10)与刚性转动短端(20)之间相对转动角度的波长漂移量。

3.根据权利要求2所述的光纤布拉格光栅角度传感器，其特征在于，当刚性转动短端(20)与刚性转动长端(10)发生相对转动时，分别设置在刚性杆的两侧的光纤布拉格光栅元件(30)，其中一侧的光纤布拉格光栅元件(30)产生拉伸变形，从而使得该拉伸变形的光纤布拉格光栅元件(30)波长值增大，其中另一侧的光纤布拉格光栅元件(30)产生收缩变形，从而使得该收缩变形的光纤布拉格光栅元件(30)波长值减小。

4.根据权利要求1所述的光纤布拉格光栅角度传感器，其特征在于，每个光纤布拉格光栅元件(30)分别穿设于对应第一通孔和对应第二通孔中；每个光纤布拉格光栅元件(30)分别与对应第一通孔和对应第二通孔通过环氧树脂固定。

5.根据权利要求1所述的光纤布拉格光栅角度传感器，其特征在于，U形槽(21)的两侧分别设置有用于限制刚性转动短端(20)与刚性转动长端(10)之间的相对转动角度的V型卡位。

6.根据权利要求1所述的光纤布拉格光栅角度传感器，其特征在于，光纤布拉格光栅元件(30)的栅格区(31)套设有弹性保护套管(32)；而光纤布拉格光栅元件(30)的分别与固定件和刚性转动短端(20)固定连接的两个线段分别套设有金属保护套管(33)；金属保护套管(33)与弹性保护套管(32)通过胶水固定连接。

7.根据权利要求1所述的光纤布拉格光栅角度传感器，其特征在于，限位构件(14)通过螺丝与主体固定连接，用于限制刚性转动短端(20)与刚性转动长端(10)沿接头(13)轴线方向滑动，使得转动副机构(50)成为单自由度运动副。

8.根据权利要求1所述的光纤布拉格光栅角度传感器，其特征在于，接头(13)与限位构件(14)的第三通孔之间设置有轴承。