[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

说明书

一种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，有由平面圆盘和锥柱形圆盘构成的离轴互连器，锥形圆盘的锥底面直径与平面圆盘的直径相同，且与平面圆盘的一个面间隔设定距离的相对设置，平面圆盘和锥柱形圆盘的中心同轴的形成有贯通孔，ASE宽带光源通过光纤准直器连接锥形圆盘上的入射光口，光纤光栅解调仪连接锥形圆盘上的出射光口，在平面圆盘远离锥形圆盘的一侧设置有与平面圆盘上的入射光口相连的光纤准直器和与平面圆盘的出射光口相连的光纤准直器，两光纤准直器的另一端分别连接环形器，环形器通过光纤连接器连接粘贴在被测弹性轴上的光纤光栅应变片。本发明能够在强干扰下，在旋转部件中心部分被占用情况下进行动态扭矩测量。

技术领域

本发明涉及一种光纤光栅动态扭矩的测量。特别是涉及一种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。

背景技术

扭矩测量在船舶、汽车等领域应用极其广泛，扭矩测量在非常复杂的环境中，尤其在伴随着剧烈振动、强电磁干扰、高温高湿甚至可能在水下等恶劣状况中，往往很难准确测量，与其他扭矩测量方式相比，光纤光栅在这种环境下可以发挥出其它电学传感器无法发挥的作用。随着光纤技术的迅速发展，光纤旋转连接器已广泛应用于军事国防、工业控制、能源和医疗等领域。在一些设备或装置中需要在相对旋转的部件之间进行相互通信，传输如视频信号、音频信号、控制信号、传感信号等，现有的大部分光纤旋转连接器的共同特点是传输光信号占用了中心旋转轴位置。在某些复杂光信号传输过程中，有时会伴随着电信号等其他介质的传输或者留有机械传动轴，当旋转部件轴心被占用时，一般的光纤旋转连接器均不适用。因此，现亟需一种可以抵抗强干扰，并且可以实现信号双向传输的离轴动态扭矩测量方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，为了克服现的技术的不足，提供一种能够在强干扰下，在旋转部件中心部分被占用情况下进行动态扭矩测量的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。

本发明所采用的技术方案是：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宽带光源和根据接收的反射光信号得到被测弹性轴动态扭矩测量结果的光纤光栅解调仪，还设置有离轴互连器，所述的离轴互连器是由平面圆盘和锥柱形圆盘构成，所述锥形圆盘的锥底面直径与平面圆盘的直径相同，所述的锥底面与平面圆盘的一个面相对设置且间隔设定的距离，所述平面圆盘和锥柱形圆盘的中心同轴的形成有用于贯穿被测弹性轴的贯通孔，所述ASE宽带光源通过第一入射光纤准直器连接所述锥形圆盘上的第一入射光口，所述光纤光栅解调仪通过第一出射光纤准直器连接所述锥形圆盘上的第一出射光口，在所述平面圆盘远离锥形圆盘的一侧设置有一端与所述平面圆盘上的第二入射光口相连的第二入射光纤准直器和一端与所述平面圆盘的第二出射光口相连的第二出射光纤准直器，所述第二入射光纤准直器和第二出射光纤准直器的另一端分别连接环形器的两端，所述环形器通过光纤连接器连接粘贴在被测弹性轴上的光纤光栅应变片。

所述平面圆盘上的第二出射光口和第二入射光口，分别形成在中心贯通孔周边的盘面上。

所述锥形圆盘上的第一入射光口和第一出射光口，分别形成在锥形圆盘的斜侧面上。

测量时，所述的被测弹性轴与所述平面圆盘为固定连接，与所述锥形圆盘为活动连接。

一种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，包括如下步骤：

1)ASE宽带光源通过第一入射光纤准直器，将光信号从锥柱形圆盘的一面输入，从另一面输出，调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按传输损耗最小的入射角度固定在所述锥柱形圆盘上的第一入射光口上，将被测弹性轴依次贯穿平面圆盘和锥柱形圆盘，并使被测弹性轴与所述平面圆盘固定连接，与所述锥柱形圆盘为活动连接；将通过光纤与环形器相连的光纤光栅应变片粘贴在被测弹性轴上，并通过外部电动机转动对被测弹性轴施加扭矩；