[发明专利]基于法布里-珀罗和压杆失稳原理的倾斜仪

说明书

本发明的基于法布里‑珀罗与压杆原理的倾斜仪装置的基本原理是利用薄片在失稳以后的工况下，压缩量与中间位置挠度之间的关系来放大轴向位移变化量，从而达到高精度的监测。它包括光纤弹性薄片夹具和受力变形体；光纤弹性薄片夹具固定在所述外壳上并分别夹持住所述弹性薄片两端；弹性薄片对着光纤端面的一面为反光面，并且所述外壳伸缩时能够使所述弹性薄片受所述外壳轴向的挤压力而发生压杆失稳导致的弹性形变，从而使弹性薄片中点处的挠度发生变化；光纤被光纤保护套保护，且从所述外壳上伸入外壳内并对准所述弹性薄片反光面的中间位置；弹性杆连接到传感器顶部的重物，重物连接弹性薄片。提高了测量精度。

技术领域

本发明涉及精密测量设备领域，具体涉及一种基于法布里-珀罗和压杆失稳原理的倾斜仪。

背景技术

在现有技术中，非本征法布里-珀罗干涉（EFPI）原理的传感器多用于测量压强、应变或者温度等参数，但是都是基于最简单的结构形式和机理。光纤测量倾斜通常使用FBG原理，利用倾斜后，重物产生的力矩使得弹性杆发生弯曲，通过测量弯曲后弹性杆上的拉应变或压应变改变FBG的谐振波长，从而反映位移。缺点是材料的变形都较小，会导致测量精度低；如果变形较大，又导致变形体容易发生疲劳，从而刚度降低并产生零漂。测量精度和寿命问题限制了测量装置的使用范围。

发明内容

为此，本发明要解决现有技术中测量精度低的技术问题，从而提供一种精度较高的基于法布里-珀罗和压杆失稳原理的倾斜仪。

本发明技术方案是：一种基于法布里-珀罗和压杆失稳原理的倾斜仪，其特征在于，包括光纤弹性薄片夹具4和受力变形体，非本征法布里珀罗干涉EFPI光纤传感器和FBG光纤温度传感器。

所述光纤弹性薄片夹具4固定在所述外壳上并分别夹持住所述弹性薄片3两端。

所述弹性薄片3对着光纤端面的一面为反光面，并且所述外壳伸缩时能够使所述弹性薄片3受所述外壳轴向的挤压力而发生压杆失稳导致的弹性形变，从而使弹性薄片3中点处的挠度发生变化；弹性杆11连接到传感器顶部的重物10，重物10连接弹性薄片3。

所述光纤1被光纤保护套2保护，且从所述外壳上伸入外壳内并对准所述弹性薄片3反光面的中间位置。

所述EFPI光纤传感器和FBG光纤温度传感器均设置在所述光纤的端部，EFPI光纤传感器测量弹性薄片3中间位置的挠度，FBG光纤温度传感器测量温度。

上述方案中，

所述光纤弹性薄片夹具4与所述弹性薄片3两端为铰接或者刚性连接。

弹性薄片3受到轴向压力的载荷的计算方法为，其中抗弯刚度为EI=Ewt³/12，P_cr为轴向载荷，所述弹性薄片3的长度为l，宽度为w，厚度为t，弹性模量为E，μ与边界条件有关，两端铰接，μ=1，两端刚接，μ=0.5。

本发明提供一种基于法布里-珀罗和压杆失稳原理的倾斜仪，包括光纤，光纤保护套，弹性薄片，弹性薄片夹具，重物，弹性杆，铰，直线运动轴承和FBG光纤温度传感器。

所述受力变形体形成有密封的容纳腔，并在发生倾斜后，重物发生水平移动，轴线拉伸或压缩弹性薄片，从而导致弹性薄片发生轴向位移；

所述两个夹具一个固定在受力变形体密封腔内的底部，一个固定在密封腔内的顶部，并分别夹持住所述弹性薄片两端；

所述弹性薄片沿着所述外壳的轴向设置在所述容纳腔内，对着光纤端面的一面为反光面，并且所述膜片中心发生位移时时能够使所述弹性薄片受轴向的挤压力而发生弹性形变；

所述光纤从所述外壳上伸入并对准所述弹性薄片反光面的中间位置；

优选地，本发明的基于法布里-珀罗原理的倾斜仪，所述夹具与所述弹性薄片两端为铰接或者刚性连接。