[发明专利]一种三维光纤布拉格光栅风速风向传感器及系统

权利要求书

1.一种三维光纤布拉格光栅风速风向传感器，其特征在于：包括基座和安装在基座上的三组传感装置(1)，所述三组传感装置(1)按空间直角坐标系布置在基座的三个面上，每组传感装置(1)包括光纤、迎风挡板(6)、等强度弹性梁(9)，所述光纤嵌在等强度弹性梁(9)中心线上，在光纤上刻有光纤布拉格光栅，所述光纤布拉格光栅为间隔设置的二段，分别为温度光纤布拉格光栅(8.1)和应变光纤布拉格光栅(8.2)；所述迎风挡板(6)内设有空心金属管(7)；等强度弹性梁(9)一端与迎风挡板(6)连接，且光纤的端部探入空心金属管(7)内部，等强度弹性梁(9)另一端垂直固定在基座上，所述光纤布拉格光栅中的温度光纤布拉格光栅(8.1)位于空心金属管(7)内部，另一段应变光纤布拉格光栅(8.2)与光纤一起被嵌入等强度弹性梁(9)的光纤安装槽(10)内。

2.根据权利要求1所述的一种三维光纤布拉格光栅风速风向传感器，其特征在于：所述等强度弹性梁(9)采用恒弹性合金材料制成。

3.根据权利要求2所述的一种三维光纤布拉格光栅风速风向传感器，其特征在于：所述等强度弹性梁(9)的纵截面为梯形。

4.根据权利要求2所述的一种三维光纤布拉格光栅风速风向传感器，其特征在于：所述等强度弹性梁(9)为双层复合结构。

5.根据权利要求1-4任一所述的一种三维光纤布拉格光栅风速风向传感器，其特征在于：所述等强度弹性梁(9)的厚度为0.5-1.5毫米。

6.根据权利要求5所述的一种三维光纤布拉格光栅风速风向传感器，其特征在于：所述迎风挡板(6)的厚度大于等强度弹性梁(9)的厚度。

7.根据权利要求6所述的一种三维光纤布拉格光栅风速风向传感器，其特征在于：空心金属管(7)的横截面形状为圆形、方形或椭圆形。

8.基于权利要求1所述的一种三维光纤布拉格光栅风速风向传感器的传感系统，其特征在于：包括三维光纤布拉格光栅风速风向传感器、光纤耦合器(2)、波长解调装置(3)、宽带光源(4)、模块运算设备(5)，所述三维光纤布拉格光栅风速风向传感器通过光纤与光纤耦合器(2)连接，光纤耦合器(2)分别与宽带光源(4)和波长解调装置(3)连接，所述波长解调装置(3)与模块运算设备(5)连接。

9.根据权利要求8所述的传感系统，其特征在于：所述模块运算设备(5)包括信息处理模块和输出接口，其中：所述信息处理模块包括风速模型单元、温度补偿单元和风向模型单元；所述风速模型单元，用来储存风速模型信息，根据波长解调装置(3)输出信号寻找到与之匹配的瞬时风速；所述温度补偿单元，用来储存温度补偿模型，根据波长解调装置(3)输出信号寻找到与之匹配的差值；所述风向模型单元，用来储存风向模型信息，根据波长解调装置(3)中三个相互正交放置的每组传感装置(1)相互独立的输出信号合成三维风向。