基于光纤光栅传感技术的光照强度测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种基于光纤光栅传感技术的光照强度测量装置，包括：光电转换器件、电磁线圈结构、磁铁、悬臂梁结构和光纤光栅传感器。本实用新型专利技术提供的光照强度测量装置，通过光电转换器件、电磁线圈结构以及磁铁将光照强度通过电磁的方式转换为相应的位移，并通过光栅传感技术测量该位移，能够提高光照强度测量的准确性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本技术设计光照强度测量领域，尤其涉及一种基于光纤光栅传感技术的光照强度测量装置。
技术介绍
目前一般使用照度计直接测量光照强度。照度计是一种常用的光学仪器，由硒光电池或硅光电池和微安表组成，在多个行业中都有一定的应用。照度计的使用受到一些因素的限制：照度计中的光电池漂移随着温度变化而变化，因此应在室温情况下测量；照度计探头即光检测器是玻璃材质，容易摔坏破损，而且光检测器的灵敏度也会因为使用条件或使用时间而降低。而市面上多为电子式照度计，必定会受到电磁干扰、有源供电、信号远程传输不稳定、数据传输容量有限等因素的影响，可靠性较差。
技术实现思路
本技术的一个目的在于提供一种可靠性高的光照强度测量装置。本技术提供了一种基于光纤光栅传感技术的光照强度测量装置，包括：光电转换器件、电磁线圈结构、磁铁、悬臂梁结构和光纤光栅传感器；其中，所述光电转换器件用于根据接收到的光线的光照强度产生对应大小的电流信号并输出到电磁线圈结构；所述电磁线圈结构用于在接收到电流信号后产生强度与接收到的电流信号的大小相对应的磁场；所述磁铁安装在所述悬臂梁结构的自由端上；根据所述电磁线圈结构产生的磁场的强度不同，所述磁铁使得所述悬臂梁结构的自由端的位移不同；所述光纤光栅传感器，安装在所述悬臂梁结构的固定支座上，用于检测所述悬臂梁结构的固定支座的位移。进一步的，所述光电转换器件为太阳能电池板。进一步的，所述电磁线圈结构包括亥姆霍兹线圈结构，亥姆霍兹线圈结构的一端偶接至所述太阳能电池板的正极，另一端偶接至所述太阳能电池板的负极。进一步的，还包括电源控制开关，所述电源控制开关与所述电磁线圈结构串联在所述太阳能电池板的正负极之间。进一步的，还包括定值电阻；所述定值电阻与所述电磁线圈结构串联在太阳能电池板的正负极之间，用于限制流经所述电磁线圈结构的电流。进一步的，还包括可变电阻；所述可变电阻与所述电磁线圈结构串联在太阳能电池板的正负极之间，用于调节流经所述电磁线圈结构的电流。进一步的，所述光纤光栅传感器的数量为两个。本技术提供的光照强度测量装置，将光照强度通过电磁的方式转换为相应的位移，并通过光栅传感技术测量该位移，能够提高光照强度测量的准确性和可靠性。附图说明通过参考附图会更加清楚的理解本技术的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本技术进行任何限制，在附图中：图1示出了本技术提供的基于光纤光栅传感技术的光照强度测量装置的一种实施例的结构图。具体实施方式以下首先接收本技术涉及的相关技术：光纤光栅传感器：光纤光栅传感器除了具有普通光纤传感器的众 多优点外，还有其特殊的优势。其中最重要的是它的传感信号为波长调制。因此自1989年首次报道将光纤光栅用作传感以来，受到了世界范围广泛重视和关注，至今已经取得了持续快速的发展，并且广泛地应用在航空、建筑等多个领域。FBG(光纤布拉格光栅)：FBG(光纤布拉格光栅)测量信号不受光源起伏、光纤弯曲损耗、连接损耗和探测器老化等因素的影响，避免了一般干涉型传感器中相对测量的不清晰，摆脱了对固有参考点的依赖。另外，光纤光栅易于埋入材料中，可以对其内部的应变和温度进行高分辨力和大范围地测量。FBG还具有灵敏度高、动态范围宽、不受电磁干扰、可靠性高、成本低、体积小、可埋入智能结构等一系列优点，无需有源供电。因此，基于光纤光栅传感技术的光照强度测量方法，能够克服照度计的不足之处。基于上述的相关技术，本技术提供了一种基于光纤光栅传感技术的光照强度测量装置，该装置中将光照强度通过电磁的方式转换为位移，并通过光栅传感技术测量该位移，能够提高光照强度测量的准确性和可靠性。下面将结合附图对本技术的实施例进行详细描述。图1示出了本技术提供的基于光纤光栅传感技术的光照强度测量装置的一种实施例的结构图，包括：光电转换器件1、电磁线圈结构2、磁铁3、悬臂梁结构4和光纤光栅传感器5；其中，光电转换器件1用于根据接收到的光线的光照强度产生对应大小的电流信号并输出到电磁线圈结构2；电磁线圈结构2用于在接收到电流信号后产生强度与接收到的电流信号的大小相对应的磁场；磁铁3安装在悬臂梁结构4的自由端；根据电磁线圈结构2产生的磁场的强度不同，磁铁3受到的磁力不同，悬臂梁结构4的自由端的位移不同(不难理解的是，这里的位移可以是自由端相对于该自由端的 基准位置的位移，自由端的基准位置可以具体是指当电磁线圈结构2上没有被施加电流，从而没有产生磁场时，悬臂梁结构4的自由端的位置)；光纤光栅传感器5，安装在悬臂梁结构4的固定支座，用于检测悬臂梁结构4的固定支座的移位(不难理解的是，这里的位移可以是固定支座相对于该固定支座的基准位置的位移，固定支座的基准位置可以具体是指当自由端位于自由端对应的基准位置时，固定支座所处的位置)；一般的当悬臂梁结构4的固定支座与该固定支座对应的基准位置具有一定位移时，悬臂梁结构4的固定支座相对于该固定支座的基准位置的位移大于悬臂梁结构4的自由端相对于该自由端的基准位置的位移。优选的，所述光电转换器件1可以具体为太阳能电池板。当然在具体实施时，这里的光电转换器件1可以为其他能够根据接收到的光线的光照强度产生不同大小的电流信号的结构，比如光敏二极管等，相应的技术方案也能够达到本技术的基本目的，也应该落入本技术的保护范围。优选的，电磁线圈结构2包括亥姆霍兹线圈结构，亥姆霍兹线圈结构的一端偶接至所述太阳能电池板1的正极，另一端偶接至所述太阳能电池板1的负极。亥姆霍兹线圈结构可以为两个相同线圈彼此平行且共轴，使线圈上通以同方向电流，理论计算证明线圈间距等于线圈半径时，两线圈合磁场在轴上(两线圈圆心连线)附近较大范围内是均匀的。优选的，在具体实施时，参加图1，还包括可以电源控制开关6，所述电源控制开关6与所述电磁线圈结构2串联在太阳能电池板1的正负极之间。优选的，在具体实施时，参加图1，还可以包括定值电阻7；所述定值电阻7与所述电磁线圈结构2串联在太阳能电池板1的正负极之 间，用于限制流经所述电磁线圈结构2的电流。通过这种方式，能够避免电磁线圈结构2因电流过大而损坏，优选的，在具体实施时，参加图1，还可以包括可变电阻8；所述可变电阻8与所述电磁线圈结构2串联，用于调节流经所述电磁线圈结构2的电流。通过这种方式，能够避免电磁线圈结构2因电流过大而损坏，并且可以通过调节该可变电阻8从而调节悬臂梁自由端在一定磁场强度下的形变，实现对测量过程的控制。优选的，参见图1，所述光纤光栅传感器5的数量为两个，其中一个表示为A，另一个表示为B。通过这种方式，能够对波长的变化进行做差处理，以此有效地排除光纤光栅传感器交叉敏感的干扰，排除温度对波长值的影响，使结果更加精确。在具体实施时，为了使测量结构更为准确，可以按照图1的方式，将悬臂梁结构4垂直放置在两个线圈的轴线中点处，光纤光栅传感器5分别附在悬臂梁结构4的固定支座两个面上，小磁铁3则附着在悬臂梁结构的自由端。该实施例提供的光照强度测量装置的工作原理在于：太阳能电池板1与自然光直接接触，由于光照强度发生变化，太阳能电池板1的输出电流也会发生相应的变化。亥姆霍兹线圈结构2在电流的变化下，两个线圈之间的磁场也产生了相应的变化。磁场的变化使附在悬臂梁结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于光纤光栅传感技术的光照强度测量装置，其特征在于，包括：光电转换器件、电磁线圈结构、磁铁、悬臂梁结构和光纤光栅传感器；其中，所述光电转换器件用于根据接收到的光线的光照强度产生对应大小的电流信号并输出到电磁线圈结构；所述电磁线圈结构用于在接收到电流信号后产生强度与接收到的电流信号的大小相对应的磁场；所述磁铁安装在所述悬臂梁结构的自由端上；根据所述电磁线圈结构产生的磁场的强度不同，所述磁铁使得所述悬臂梁结构的自由端的位移不同；所述光纤光栅传感器，安装在所述悬臂梁结构的固定支座上，用于检测所述悬臂梁结构的固定支座的位移。

【技术特征摘要】
1.一种基于光纤光栅传感技术的光照强度测量装置，其特征在于，包括：光电转换器件、电磁线圈结构、磁铁、悬臂梁结构和光纤光栅传感器；其中，所述光电转换器件用于根据接收到的光线的光照强度产生对应大小的电流信号并输出到电磁线圈结构；所述电磁线圈结构用于在接收到电流信号后产生强度与接收到的电流信号的大小相对应的磁场；所述磁铁安装在所述悬臂梁结构的自由端上；根据所述电磁线圈结构产生的磁场的强度不同，所述磁铁使得所述悬臂梁结构的自由端的位移不同；所述光纤光栅传感器，安装在所述悬臂梁结构的固定支座上，用于检测所述悬臂梁结构的固定支座的位移。2.如权利要求1所述的光照强度测量装置，其特征在于，所述光电转换器件为太阳能电池板。3.如权利要求2所述的光照强度测量装置，其特征在于，所述电磁线圈结构包...

【专利技术属性】
技术研发人员：李路明，张治国，朱倩，高文博，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网江西省电力公司信息通信分公司，北京邮电大学，
类型：新型
国别省市：北京;11