[发明专利]基于离轴互连器的光纤光栅动态扭矩测量装置及测量方法

权利要求书

1.一种基于离轴互连器的光纤光栅动态扭矩测量装置，包括有用于提供测量光源的ASE宽带光源（1）和根据接收的反射光信号得到被测弹性轴（2）动态扭矩测量结果的光纤光栅解调仪（3），其特征在于，还设置有离轴互连器，所述的离轴互连器是由平面圆盘（6）和锥柱形圆盘（7）构成，所述锥柱形圆盘（7）的锥底面直径与平面圆盘（6）的直径相同，所述的锥底面与平面圆盘（6）的一个面相对设置且间隔设定的距离，所述平面圆盘（6）和锥柱形圆盘（7）的中心同轴的形成有用于贯穿被测弹性轴（2）的贯通孔，所述ASE宽带光源（1）通过第一入射光纤准直器（10）连接所述锥柱形圆盘（7）上的第一入射光口（13），所述光纤光栅解调仪（3）通过第一出射光纤准直器（11）连接所述锥柱形圆盘（7）上的第一出射光口（12），在所述平面圆盘（6）远离锥柱形圆盘（7）的一侧设置有一端与所述平面圆盘（6）上的第二入射光口（15）相连的第二入射光纤准直器（9）和一端与所述平面圆盘（6）的第二出射光口（14）相连的第二出射光纤准直器（8），所述第二入射光纤准直器（9）和第二出射光纤准直器（8）的另一端分别连接环形器（4）的两端，所述环形器（4）通过光纤连接器连接粘贴在被测弹性轴（2）上的光纤光栅应变片（5）；

所述平面圆盘（6）上的第二出射光口（14）和第二入射光口（15），分别形成在中心贯通孔周边的盘面上；

所述锥柱形圆盘（7）上的第一入射光口（13）和第一出射光口（12），分别形成在锥柱形圆盘（7）的斜侧面上；

测量时，所述的被测弹性轴（2）与所述平面圆盘（6）为固定连接，与所述锥柱形圆盘（7）为活动连接。

2.一种权利要求1所述的基于离轴互连器的光纤光栅动态扭矩测量装置的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）ASE宽带光源（1）通过第一入射光纤准直器（10），将光信号从锥柱形圆盘（7）的一面输入，从另一面输出，调整第一入射光纤准直器的入射角度，观察输出结果，通过计算光信号损耗量，找到传输损耗最小的入射角度；

2）第一入射光纤准直器（10）按传输损耗最小的入射角度固定在所述锥柱形圆盘（7）上的第一入射光口（13）上，将被测弹性轴（2）依次贯穿平面圆盘（6）和锥柱形圆盘（7），并使被测弹性轴（2）与所述平面圆盘（6）固定连接，与所述锥柱形圆盘（7）为活动连接；将通过光纤与环形器（4）相连的光纤光栅应变片（5）粘贴在被测弹性轴（2）上，并通过外部电动机转动对被测弹性轴（2）施加扭矩；

3）ASE宽带光源（1）通过第一入射光纤准直器（10），将光信号从锥柱形圆盘（7）的一面输入，经过平面圆盘（6）和锥柱形圆盘（7）之间的多次反射后从平面圆盘（6）的第二出射光口（14）出射，并经准直器（8）和光纤进入环形器（4），再由环形器（4）进入光纤光栅应变片（5）；

4）光纤光栅应变片（5）反射出中心波长的窄带光经环形器（4）、准直器（9）和平面圆盘（6）的第二入射光口（15）再次入射至锥柱形圆盘（7），经多次反射后最终从连接在锥柱形圆盘（7）的第一出射光口（12）上的第一出射光纤准直器（11）输出至光纤光栅解调仪（3），通过光纤光栅解调仪（3）得到当前扭矩值。