差分光纤光栅矢量流速传感器制造技术

本实用新型专利技术提供一种差分光纤光栅矢量流速传感器，属于流速传感器技术领域，包括安装架台，所述安装架台上可拆卸的安装有三个传感器单体，三个所述传感器单体两两相互垂直形成虚拟三维坐标系，其中，所述传感器单体上探头所在的一端指向所述虚拟三维坐标系的原点。本实用新型专利技术在消除温度影响的同时将提高了流速传感器的测量灵敏度；流速传感器在两两垂直的三个方向上同时独立进行流速测量，可以减小不同方向间的流速测量干扰；选取光纤光栅作为敏感元件将应变转化为光信号，测量精度高，环境适应性好；可以根据测量需求灵活设计、组装，装配及维修更加便捷，安装与集成方式简易，便于多次、长期测量，抗干扰能力强、维护成本低。维护成本低。维护成本低。

【技术实现步骤摘要】
差分光纤光栅矢量流速传感器


[0001]本技术涉及流速传感器
，具体涉及一种基于应变放大的悬臂梁结构的差分光纤光栅矢量流速传感器。

技术介绍

[0002]物理海洋研究中，环境探测是很多海洋工作的基础。科学表明海洋的热量传输很大部分是海水自身的湍流运动来完成的，而海洋小尺度湍流可以关键性地影响海水表面温度以及海水和大气的热量交换，进而调控大气的温度变化。由此可见，海洋小尺度湍流对海水流速、温盐特性等多种海洋环境参数有很显著的影响。
[0003]目前的气候预测所基于的全球或地区性的气候模型对于小尺度的海水湍流考虑不足，因而可能产生比较大的预测误差。传统的海流计测量虽然趋于成熟，但其主要针对大、中尺度(铅直尺度大于1m)的海水运动进行测量，在小尺度的湍流测量上仍存在不足。在流速传感器设计上普遍存在测量精度与空间分辨率不能同时保障的矛盾，且在实际应用中受传感器装置条件限制，难以兼具长期测量的性能。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于提供一种测量精度高，空间分辨率高，成本低，抗干扰性强的基于应变放大的悬臂梁结构的差分光纤光栅矢量流速传感器，以解决上述
技术介绍
中存在的至少一项技术问题。
[0005]为了实现上述目的，本技术采取了如下技术方案：
[0006]本技术提供一种差分光纤光栅矢量流速传感器，包括：安装架台，所述安装架台上可拆卸的安装有三个传感器单体，三个所述传感器单体两两相互垂直形成虚拟三维坐标系，其中，所述传感器单体上探头所在的一端指向所述虚拟三维坐标系的原点。
[0007]优选的，所述安装架台包括由三个连接杆、三个连接弯头连接围成的等边三角形底架；所述连接弯头包括弯曲部，所述弯曲部的两端均设有插接部，所述插接部连接所述连接杆。
[0008]优选的，所述弯曲部的中部设有连接柱，所述连接柱连接有架杆，三个所述架杆两两相互垂直，所述传感器单体通过卡箍可拆卸连接在所述架杆上。
[0009]优选的，所述传感器单体包括封装外壳，所述封装外壳内设有悬臂梁，所述悬臂梁的一端连接所述封装外壳上，所述悬臂梁上设有两根光纤光栅。
[0010]优选的，所述悬臂梁包括等强度梁，所述等强度梁的一端设有连接所述封装外壳的第一凸台，所述等强度梁的另一端连接矩形延伸梁，所述矩形延伸梁连接所述探头；所述等强度梁上在所述第一凸台和所述矩形延伸梁之间设有第二凸台。
[0011]优选的，所述第一凸台上相对应的两端和所述第二凸台上相对应的两端均设有凹槽，所述光纤光栅设于凹槽内。
[0012]优选的，所述等强度梁的形状为等腰梯形，所述第一凸台的两个侧面以及所述第
二凸台的两个侧面均与所述等强度梁的侧面为同一平面。
[0013]优选的，所述封装外壳上与所述第一凸台、所述等强度梁相对应的长度段的截面形状为圆形。
[0014]优选的，所述封装外壳上与所述矩形延伸梁相对应的长度段为喇叭状，且该长度段的截面为椭圆形，且所述椭圆形的长轴与所述矩形延伸梁的表面平行，且椭圆形的长轴和短轴的长度向靠近所述探头的方向均逐渐缩短。
[0015]优选的，所述封装外壳上与所述探头相对应的长度段为截面为椭圆形的变截面橡胶外壳，该橡胶外壳外形呈流线型。
[0016]本技术有益效果：通过增大悬臂梁自由端受力面面积、增设矩形延伸梁、设置双侧凸台使敏感元件远离中性层这三个方法共同实现应变放大设计，提高了一维流速传感器的测量灵敏度；双光纤光栅差分测量，在消除温度影响的同时将传感器灵敏度增大一倍；一维流速传感器在两两垂直的三个方向上同时独立进行流速测量，可以减小不同方向间的流速测量干扰；选取光纤光栅作为敏感元件将应变转化为光信号，测量精度高，环境适应性好；差分光纤光栅矢量流速传感器结构尺寸小(探头尺寸在厘米量级)，空间分辨率高，可以根据测量需求灵活设计、组装，装配及维修更加便捷，便于多次、长期测量；传感器整体材料成本与加工成本低，安装与集成方式简易，抗干扰能力强、维护成本低。
[0017]本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例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。
[0019]图1为本技术实施例所述的差分光纤光栅矢量流速传感器俯视结构图。
[0020]图2为本技术实施例所述的差分光纤光栅矢量流速传感器主视结构图。
[0021]图3为本技术实施例所述的流速传感器单体的剖视结构图。
[0022]图4为本技术实施例所述的流速传感器单体中悬臂梁结构示意图。
[0023]图5为本技术实施例所述的悬臂梁结构测量原理示意图。
[0024]图6为本技术实施例所述的传感测量连接结构示意图。
[0025]其中：1
‑
安装架台；2
‑
传感器单体；3
‑
连接杆；4
‑
连接弯头；5
‑
弯曲部；6
‑
插接部；7
‑
连接柱；8
‑
封装外壳；9
‑
悬臂梁；10
‑
光纤光栅；12
‑
等强度梁；13
‑
矩形延伸梁；14
‑
探头；15
‑
第一凸台；17
‑
第二凸台；18
‑
变截面橡胶外壳；19
‑
等边三角形底架；20
‑
架杆；21
‑
卡箍。
具体实施方式
[0026]下面详细叙述本技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本技术，而不能解释为对本技术的限制。
[0027]本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。
[0028]还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0029]本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件和/或它们的组。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种差分光纤光栅矢量流速传感器，其特征在于，包括：安装架台(1)，所述安装架台(1)上可拆卸的安装有三个传感器单体(2)，三个所述传感器单体(2)两两相互垂直形成虚拟三维坐标系，其中，所述传感器单体(2)上探头(14)所在的一端指向所述虚拟三维坐标系的原点；所述安装架台(1)包括由三个连接杆(3)、三个连接弯头(4)连接围成的等边三角形底架(19)；所述连接弯头(4)包括弯曲部(5)，所述弯曲部(5)的两端均设有插接部(6)，所述插接部(6)连接所述连接杆(3)；所述弯曲部(5)的中部设有连接柱(7)，所述连接柱(7)连接有架杆(20)，三个所述架杆(20)两两相互垂直，所述传感器单体(2)通过卡箍(21)可拆卸连接在所述架杆(20)上。2.根据权利要求1所述的差分光纤光栅矢量流速传感器，其特征在于，所述传感器单体(2)包括封装外壳(8)，所述封装外壳(8)内设有悬臂梁(9)，所述悬臂梁(9)的一端连接所述封装外壳上，所述悬臂梁上设有两根光纤光栅(10)。3.根据权利要求2所述的差分光纤光栅矢量流速传感器，其特征在于，所述悬臂梁(9)包括等强度梁(12)，所述等强度梁(12)的一端设有连接所述封装外壳(8)的第一凸台(15)，所述等强度梁的另一端连接矩形延伸梁(13)，所述矩形延伸梁(13)连...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯本然，尹彬，宗晨曦，张洪玮，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：新型
国别省市：