光纤光栅风向传感器及光纤光栅风速风向传感器制造技术

本发明专利技术提供了一种光纤光栅风向传感器及光纤光栅风速风向传感器，属于传感技术领域。光纤光栅风向传感器包括壳体、转动设置在壳体上的转轴、风向标、第一磁体，以及至少三个风向检测装置；转轴的底部穿过壳体的顶板延伸至壳体内；各个风向检测装置分别包括一端与壳体内壁固定连接的第一悬臂梁、设置在第一悬臂梁自由端上的第二磁体，以及贴设于第一悬臂梁上的第一光纤光栅，第二磁体与第一磁体磁力相斥。光纤光栅风速风向传感器包括所述的光纤光栅风向传感器，以及设置在所述壳体上的风速检测装置。本发明专利技术提供的光纤光栅风向传感器及光纤光栅风速风向传感器，抗外界干扰能力强，可应用于各种需要测风向的情况。

FBG wind direction sensor and FBG wind speed and direction sensor

【技术实现步骤摘要】
光纤光栅风向传感器及光纤光栅风速风向传感器
本专利技术属于传感
，更具体地说，是涉及一种光纤光栅风向传感器及光纤光栅风速风向传感器。
技术介绍
传统的电子式风向测量技术由于以电子信息处理为基础的特点,注定了其将受到有源供电、电磁干扰、信号远程传输不稳定、数据传输容量受限等多种因素的制约,尤其是在一些强电、强磁环境下电子式设备的安全性和可靠性都受到了极大的挑战，且精确度低。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种光纤光栅风向传感器及光纤光栅风速风向传感器，旨在解决目前的风向测量技术抗干扰能力低、精确度低的技术问题。一方面，提供了一种光纤光栅风向传感器，包括：壳体；转轴，转动设置在所述壳体上；所述转轴的底部穿过所述壳体的顶板延伸至所述壳体内；风向标，位于所述壳体的上方，与所述转轴的上部固定连接；第一磁体，设置在所述转轴的下部；以及至少三个风向检测装置，设置在所述壳体内，并环绕所述转轴设置；各个所述风向检测装置分别包括一端与所述壳体内壁固定连接的第一悬臂梁、设置在所述第一悬臂梁自由端上的第二磁体，以及贴设于所述第一悬臂梁上的第一光纤光栅，所述第一光纤光栅用于监测所述第一悬臂梁的应变量，所述第二磁体与所述第一磁体磁力相斥。作为本申请另一实施例，各个所述风向检测装置内设有两个所述第一光纤光栅，位于同一个所述风向检测装置内的两个所述第一光纤光栅分设于相应所述第一悬臂梁的两侧。作为本申请另一实施例，所述第一悬臂梁为板体，所述板体的板面与所述转轴的轴向平行，两个所述光纤光栅分设于所述板体的两个板面上。作为本申请另一实施例，所述光纤光栅风向传感器还包括设置在所述转轴下部的支撑杆，所述支撑杆一端与所述转轴垂直连接，另一端为自由端，所述第一磁体设置在所述支撑杆的自由端上。作为本申请另一实施例，所述风向检测装置设有四个，四个所述风向检测装置位于同一平面上，且四个所述风向检测装置中的所述第一悬臂梁两两垂直。作为本申请另一实施例，所述壳体内设置有温度调节装置。作为本申请另一实施例，所述温度调节装置为与任一个所述第一光纤光栅串联的温度补偿光纤。上述技术方案中的一个技术方案具有如下有益效果：与现有技术相比，利用第一磁体和第二磁体之间的磁性斥力，实现了风向标、转轴和第一磁体的组合体对风向检测装置的非接触驱动，进而使得监测人员能够根据各个风向检测装置中第一光纤光栅的波长变化量，分析得出风向标的实时指向，即风向。与此同时，采用第一磁体和第二磁体，有效减少了测试过程中因传感器内部零部件的物理摩擦造成的测试偏差，解决了机械传感器固有的摩擦力过大的问题，大幅提高了传感器的灵敏度，还延长了寿命，经济效益高，从而能够有效的弥补现有风向测量方法的不足,解决了风向测量方面的优化与升级中所面临的挑战。另外，本实施例提供的光纤光栅风向传感器结构轻巧，操作便捷，抗外界干扰能力强，可应用于各种需要测风向的情况。另一方面，提供了一种光纤光栅风速风向传感器，包括：所述的光纤光栅风向传感器，以及设置在所述壳体上的风速检测装置。作为本申请另一实施例，所述转轴为两端开放的管体；所述风速检测装置包括插设于所述转轴内并与所述转轴转动连接的转杆、设置在所述转杆顶部的风杯、设置在所述转杆底部的第三磁体、设置在所述壳体内的第二悬臂梁、设置在所述第二悬臂梁自由端上的第四磁体，以及设置在所述第二悬臂梁上第二光纤光栅；所述第二光纤光栅设有两个且分设于所述第二悬臂梁的上表面和下表面；所述风杯位于所述转轴的上方，所述第三磁体位于所述转轴的下方；所述第三磁体随所述转杆转动，并在转动时对所述第四磁体施加一个周期性变化的斥力。作为本申请另一实施例，所述壳体的侧壁上设置有用于供所述第一光纤光栅的引出线穿出的通孔；所述壳体的内壁上还设置有用于将所述第二光纤光栅的引出线引导至所述通孔的引线槽。上述技术方案中的一个技术方案具有如下有益效果：与现有技术相比，采用了上述光纤光栅风向传感器，并设置了基于光纤光栅的风速检测装置，将转杆嵌套在转轴中，使得风杯和风向标结构紧凑而又互不影响，有效降低了传感器的体积。另外，本实施例中风速和风向测量均采用磁斥力的方式进行力的传导，有效降低了测量过程中传感器内部零部件之间的摩擦力，提高了测量的精确度。其中，风速检测装置中设置了两个第二光纤光栅6，实现了双光纤光栅测量，进一步提高了传感器测量结果的精确性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的光纤光栅风向传感器的主视结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的光纤光栅风向传感器的俯视结构示意图；图3为沿图2中B-B线的剖视结构图；图4为本专利技术实施例所采用的风向检测装置的立体结构示意图；图5为沿图1中A-A线的剖视结构图；图6为本专利技术实施例提供的光纤光栅风速风向传感器的立体结构示意图；图7为本专利技术实施例提供的光纤光栅风速风向传感器的俯视结构示意图；图8为沿图7中C-C线的剖视结构图。图中：100、壳体；110、转轴；120、风向标；130、第一磁体；140、支撑杆；150、温度调节装置；160、通孔；170、引线槽；200、风向检测装置；210、第一悬臂梁；220、第二磁体；230、第一光纤光栅；300、风速检测装置；310、转杆；320、风杯；330、第三磁体；340、第二悬臂梁；350、第四磁体；360、第二光纤光栅。具体实施方式为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请一并参阅图1至图5，现对本专利技术实施例提供的光纤光栅风向传感器进行说明。所述光纤光栅风向传感器，包括壳体100、转动设置在壳体100上的转轴110、风向标120、第一磁体130，以及至少三个风向检测装置200。转轴110的底部穿过壳体100的顶板延伸至壳体100内。风向标120位于壳体100的上方，与转轴110的上部固定连接。第一磁体130设置在转轴110的下部。至少三个风向检测装置200设置在壳体100内，并环绕转轴110设置。各个风向检测装置200分别包括一端与壳体100内壁固定连接的第一悬臂梁210、设置在第一悬臂梁210自由端上的第二磁体220，以及贴设于第一悬臂梁210上的第一光纤光栅230，第一光纤光栅230用于监测第一悬臂梁210的应变量，第二磁体220与第一磁体130磁力相斥。使用时，将第一光纤光栅230与光纤调制解调器电连接。测试时，将光纤光栅风向传感器放置高处或空旷的地方，使得风向标120与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.光纤光栅风向传感器，其特征在于，包括：/n壳体；/n转轴，转动设置在所述壳体上；所述转轴的底部穿过所述壳体的顶板延伸至所述壳体内；/n风向标，位于所述壳体的上方，与所述转轴的上部固定连接；/n第一磁体，设置在所述转轴的下部；以及/n至少三个风向检测装置，设置在所述壳体内，并环绕所述转轴设置；各个所述风向检测装置分别包括一端与所述壳体内壁固定连接的第一悬臂梁、设置在所述第一悬臂梁自由端上的第二磁体，以及贴设于所述第一悬臂梁上的第一光纤光栅，所述第一光纤光栅用于监测所述第一悬臂梁的应变量，所述第二磁体与所述第一磁体磁力相斥。/n

【技术特征摘要】
1.光纤光栅风向传感器，其特征在于，包括：
壳体；
转轴，转动设置在所述壳体上；所述转轴的底部穿过所述壳体的顶板延伸至所述壳体内；
风向标，位于所述壳体的上方，与所述转轴的上部固定连接；
第一磁体，设置在所述转轴的下部；以及
至少三个风向检测装置，设置在所述壳体内，并环绕所述转轴设置；各个所述风向检测装置分别包括一端与所述壳体内壁固定连接的第一悬臂梁、设置在所述第一悬臂梁自由端上的第二磁体，以及贴设于所述第一悬臂梁上的第一光纤光栅，所述第一光纤光栅用于监测所述第一悬臂梁的应变量，所述第二磁体与所述第一磁体磁力相斥。


2.如权利要求1所述的光纤光栅风向传感器，其特征在于：各个所述风向检测装置内设有两个所述第一光纤光栅，位于同一个所述风向检测装置内的两个所述第一光纤光栅分设于相应所述第一悬臂梁的两侧。


3.如权利要求2所述的光纤光栅风向传感器，其特征在于：所述第一悬臂梁为板体，所述板体的板面与所述转轴的轴向平行，两个所述光纤光栅分设于所述板体的两个板面上。


4.如权利要求1所述的光纤光栅风向传感器，其特征在于：所述光纤光栅风向传感器还包括设置在所述转轴下部的支撑杆，所述支撑杆一端与所述转轴垂直连接，另一端为自由端，所述第一磁体设置在所述支撑杆的自由端上。


5.如权利要求1-4任一项所述的光纤光栅风向传感器，其特征在于：所述风向检测装置设有四个，...

【专利技术属性】
技术研发人员：段君淼，张浩，钟志鑫，张雷，刘广逊，刘颖，郑志超，王麒麟，闫炬壮，
申请(专利权)人：石家庄铁道大学，
类型：发明
国别省市：河北;13