[实用新型]一种基于磁致伸缩材料和光纤光栅的采煤机滚筒定位装置

说明书

本发明公开了一种基于磁致伸缩材料和光纤光栅的采煤机滚筒定位装置。所提出的定位装置由磁路传感装置和光电测试装置组成，其中：磁路传感装置包括电流激励源、导线、磁致伸缩材料、导磁材料和光纤光栅，光电测试装置包括宽带光源、环形器、法布里‑珀罗滤波器、光电二极管、放大器和示波器。磁路传感装置的作用是将采煤机滚筒位置信号转化为光信号，光电测试装置的作用是将光信号采集、处理、转换、放大以及显示。本发明实现了采煤机滚筒的直接、便捷、精确以及在线实时监测，具有抗干扰能力强，本征隔爆绝缘，结构简单，成本适宜，原理清晰等突出优点。

技术领域

本发明涉及定位技术领域，具体涉及一种基于磁致伸缩材料和光纤光栅的采煤机滚筒定位装置及方法。

背景技术

我国国内大多数采煤机是由人工使用红外线遥控器进行控制，滚筒是否切割到岩石由于工作面弥漫的煤尘和水雾造成视线模糊无法看清楚，只能依靠双耳听声响进行初步判别，用γ射线或雷达探测、振动或切割力分析等方式来进行判断，使用效果也不尽如人意。

由于光纤光栅只能感知到应变和温度，对于其它的一些物理量完全不敏感。光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating，FBG)传感技术已经成为光学传感技术中可靠性最高、实用性最强的传感技术。磁致伸缩材料在磁场的作用下，其体积和长度会发生微小变化。目前的磁致伸缩材料以Terfenol-L合金为主。基于磁致伸缩材料和光纤光栅，本发明提出一种采煤机滚筒定位装置，目的是测量采煤机滚筒距离地面的距离以判断滚筒是否切割到岩石。

实用新型内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种基于磁致伸缩材料和光纤光栅的采煤机滚筒定位装置及方法，该装置及方法能够判断采煤机滚筒在割煤时的位置，且成本较低。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于磁致伸缩材料和光纤光栅的采煤机滚筒定位装置，该定位装置包括磁路传感装置和光电测试装置，所述磁路传感装置包括电流激励源(1)、导线(2)、磁致伸缩材料(3)、导磁材料(4)、光纤光栅(5)，所述光电测试装置包括宽带光源(6)、环形器(7)、法布里-珀罗滤波器 (8)、光电二极管(9)、放大器(10)、示波器(11)；

所述电流激励源(1)与导线(2)相连，所述导线(2)固定于地面上，所述磁致伸缩材料(3)和导磁材料(4)组成传感装置，并固定于采煤机滚筒上，所述传感装置位于导线(2)的正上方，且传感装置所在的平面与导线(2)垂直；

所述光纤光栅(5)粘贴于所述磁致伸缩材料(3)的表面，所述环形器(7)的端口一(71)与所述宽带光源(6)相连，所述环形器(7)的端口二(72)与所述光纤光栅(5)相连，所述环形器(7)的端口三(73)与所述法布里-珀罗滤波器(8)相连，所述法布里-珀罗滤波器(8)与所述光电二极管(9)相连，所示光电二极管(9)与所述放大器(10)相连，所述放大器(10)与示波器(11)相连。

进一步的，所述导磁材料(4)为高磁导率的硅钢材料，其作用是将磁场聚集在磁致伸缩材料(3)上。

进一步的，所述磁致伸缩材料(3)为铽镝铁稀土超磁致伸缩合金材料。

进一步的，所述光纤光栅(5)作用为在纤芯内形成一个窄带的滤波器或反射镜，当一束宽光谱光经过光纤光栅时，满足光纤光栅布拉格条件的波长将产生反射，其余的波长透过光纤光栅继续传输。

进一步的，所述环形器(7)的端口一(71)与端口二(72)之间的传输光路具备单向性，传输光路的消光比≥32dB；环形器(7)的端口二(72)与端口三(73)之间的传输光路具备单向性，且传输光路的消光比≥32dB。

本发明提出的一种基于磁致伸缩材料和光纤光栅的采煤机滚筒定位装置工作原理如下：