[发明专利]光纤光栅传感器疲劳寿命测试装置及方法

摘要

本发明涉及光纤光栅传感器疲劳寿命测试装置及方法，属传感器测试技术领域。立柱11与底座1垂直连接；调速器2与电机3连接；电机3固定于底座1的上表面；电机3与偏心圆盘5通过旋转轴4同轴连接；连杆连接器6的一端通过轴14与偏心圆盘5固定连接；另一端与连接杆7的一端固定连接；连接杆7的另一端与球形连接器8的下端连接；球形连接器8的上端与悬臂梁9的一端连接；悬臂梁9的另一端固定在立柱11的上部；光纤光栅传感器10的输出端与光纤光栅解调仪12的输入端连接；光纤光栅解调仪12的输出端与数据处理模块13的输入端连接。本发明结构简单、操作方便、制作容易，并且测试精度高。

主权项

一种光纤光栅传感器疲劳寿命测试装置，其特征在于：其包括：底座(1)、调速器(2)、电机(3)、旋转轴(4)、偏心圆盘(5)、连杆连接器(6)、连接杆(7)、球形连接器(8)、悬臂梁(9)、光纤光栅传感器(10)、立柱(11)、光纤光栅解调仪(12)、数据处理模块(13)和轴(14)；底座(1)为一水平台面；立柱(11)与底座(1)垂直，并与底座(1)固定连接，底座(1)和立柱(11)构成所述光纤光栅传感器疲劳寿命测试装置的支撑结构；调速器(2)与电机(3)的输入端连接；电机(3)固定于底座(1)的上表面；电机(3)与偏心圆盘(5)通过旋转轴(4)固定连接，并且电机(3)、旋转轴(4)和偏心圆盘(5)均同轴；轴(14)穿过偏心圆盘(5)，并与偏心圆盘(5)固定连接；轴(14)的轴线与偏心圆盘(5)的轴线平行；连杆连接器(6)的一端与轴(14)固定连接，连杆连接器(6)的另一端与连接杆(7)的一端固定连接；连接杆(7)的另一端与球形连接器(8)的下端连接；球形连接器(8)的上端与悬臂梁(9)的一端连接；悬臂梁(9)的另一端固定在立柱(11)的上部；光纤光栅传感器(10)固定于悬臂梁(9)上；光纤光栅传感器(10)的输出端与光纤光栅解调仪(12)的输入端连接；光纤光栅解调仪(12)的输出端与数据处理模块(13)的输入端连接；当所述轴(14)与偏心圆盘(5)的圆心同高时，悬臂梁(9)处于水平位置；所述调速器(2)的作用是控制电机(3)的转速；所述光纤光栅传感器(10)的作用是采集悬臂梁(9)上光纤光栅传感器(10)所在位置的应变变化量；所述光纤光栅解调仪(12)的功能是将光纤光栅传感器(10)感知的应变变化量解调为光纤光栅传感器(10)的中心波长数据；所述数据处理模块(13)的功能是：①使用光纤光栅传感器(10)的中心波长数据判断光纤光栅传感器(10)是否在正常工作状态；②存储光纤光栅传感器(10)的中心波长数据；所述悬臂梁(9)的轴线与电机(3)的轴线处于同一竖直平面上；所述偏心圆盘(5)的圆心与轴(14)的中心轴的距离越小，对悬臂梁(9)产生的应变越小；偏心圆盘(5)的圆心与轴(14)的中心轴的距离越大，对悬臂梁(9)产生的应变越大；使用所述的光纤光栅传感器疲劳寿命测试装置测试光纤光栅传感器(10)疲劳寿命的具体操作步骤为：步骤1：检测光纤光栅传感器(10)信号是否正常；如果正常，继续步骤2的操作；步骤2：根据试验需求，确定偏心圆盘(5)的圆心与轴(14)的中心轴的距离；步骤3：将调速器(2)的输出置于(0,0.5]转/秒的状态，打开电机(3)开关；步骤4：确定试验频率f和疲劳试验时间T，调整调速器(2)的输出频率为试验频率f，开始疲劳试验；步骤5：在调速器(2)的控制下，电机(3)带动旋转轴(4)和偏心圆盘(5)做同轴旋转；悬臂梁(9)通过球形连接器(8)、连接杆(7)、连杆连接器(6)和轴(14)与偏心圆盘(5)连接，因此偏心圆盘(5)的转动带动悬臂梁(9)做周期性运动；光纤光栅传感器(10)实时将监测数据发送给光纤光栅解调仪(12)；所述监测数据为悬臂梁(9)上光纤光栅传感器(10)所在位置的应变变化量；步骤6：光纤光栅解调仪(12)实时将监测数据解调为光纤光栅传感器(10)的中心波长数据，并输出给数据处理模块(13)；步骤7：数据处理模块(13)判断当前光纤光栅传感器(10)是否在正常工作状态；如果当前光纤光栅传感器(10)处于正常工作状态，则重复步骤5至步骤7的操作，直至到达疲劳试验时间T，结束试验；此时认为光纤光栅传感器(10)达到预期寿命；如果当前光纤光栅传感器(10)处于异常工作状态，则判断其未达到预期寿命，结束试验。