[发明专利]一种双轴光纤光栅倾斜传感器

说明书

本发明公开了一种双轴光纤光栅倾斜传感器，包括有底座、设置于底座斜面上的惯性元件以及两个光纤光栅，两个光纤光栅的内端均与惯性元件固定连接，其外端均与底座的斜面固定连接，且两个光纤光栅外端的固定点高度一致。对于现有光纤光栅双轴倾斜传感器，在两个轴的方向，都布有光纤光栅。当发生倾斜、惯性元件移动时，每个轴向的光纤光栅的波长变化量，对应该方向的倾斜变化量。本发明仅在一个轴向，布置两个光纤光栅，惯性元件固定在两个光纤光栅中间，当发生倾斜、惯性元件移动时，两个光纤光栅的波长变化量的差，对应轴向方向的倾斜变化量；两个光纤光栅的波长变化量的和，对应横向方向的倾斜变化量，从而，减少了加工和制作的难度。

技术领域

本发明涉及光纤光栅倾斜仪领域，具体是一种双轴光纤光栅倾斜传感器。

背景技术

光纤传感器与电学传感器相比，具有抗电磁干扰、不怕雷击等特点。对于现有光纤光栅双轴倾斜传感器，在两个轴的方向，都布有光栅。当发生倾斜、惯性元件移动时，每个轴向的光栅的波长变化量，对应该方向的倾斜变化量(H.Y.Au,S.K.Khijwania,H.Y.Fu,W.H.Chung and H.Y.Tam,Temperature-Insensitive Fiber Bragg Grating Based TiltSensor With Large Dynamic Range,Journal of Lightwave Technology 29(11),1714-1720,2011)。因为在两个方向都要安装和固定光栅，所以，工艺较为复杂。

发明内容

本发明一种双轴光纤光栅倾斜传感器，仅在一个轴向，布置两个光纤光栅，惯性元件在两个光纤光栅中间，当发生倾斜、惯性元件移动时，两个光纤光栅的波长变化量的差，对应轴向方向的倾斜变化量；两个光纤光栅的波长变化量的和，对应横向方向的倾斜变化量，从而，减少了加工和制作的难度。

本发明的技术方案为：

一种双轴光纤光栅倾斜传感器，包括有顶面为斜面的底座、设置于底座斜面上的惯性元件以及两个光纤光栅，所述的两个光纤光栅的内端均与惯性元件固定连接，两个光纤光栅的外端均与底座的斜面固定连接，且两个光纤光栅外端的固定点高度一致。

所述的底座的斜面与水平面之间的角度为45度。

如附图所示，惯性元件固定在两个光纤光栅的中间；两个光纤光栅的另外两个端点，分别固定在底座上。安装完成后，惯性元件受到重力、底座斜面的支撑力和两个光纤光栅的拉力。底座的斜面尽可能光滑；从而，减小摩擦力。

两个光纤光栅外端固定点的连线方向，是轴向；垂直于该方向的另一个水平方向，是横向。当本发明沿着轴向倾斜时，惯性元件发生轴向移动。根据受力分析可知：其中一个光纤光栅变长；另一个光纤光栅变短；且其变化量互补。因此，两个光纤光栅的波长变化量的差，对应轴向方向的倾斜变化量。两个光纤光栅的和，不变化。

当本发明沿着横向倾斜时，造成惯性元件的横向移动。如果横向运动的结果，使得底座的斜面与水平面的夹角变大，根据受力分析可知：底面对惯性元件的支撑力减小，两个光纤光栅受到的拉力都增大、长度都变长、波长都增大，而它们波长的差不变。如果横向运动的结果，使得底座的斜面与水平面的夹角变小，底面对惯性元件的支撑力增大，两个光纤光栅受到的拉力都减小、长度都变短、波长都减小，它们波长的差仍不变。

附图说明

图1是本发明的正视图。

图2是本发明的左视图。

具体实施方式

见图1和图2，一种双轴光纤光栅倾斜传感器，包括有顶面为斜面的底座1、设置于底座1斜面上的惯性元件2以及两个光纤光栅3，两个光纤光栅3的内端均与惯性元件2固定连接，两个光纤光栅3的外端均与底座1的斜面固定连接，且两个光纤光栅2外端的固定点4高度一致。