专利名称：非接触光纤型扭转参量检测装置的制作方法
非接触光纤型扭转参量检测装置技术领域
本发明属于光纤传感技术领域，特别涉及一种非接触光纤型扭转参量检测装置。
技术背景
在机械传动系统中，扭转参量是反映生产设备系统性能的最典型机械量之一，扭转参量测量及分析是保证各种生产及辅助设备安全正常运行，节省能源，提高系统效率的重要手段。提高扭转参量测量的准确性、扭转参量监测和控制的实时性以及扭转参量异常分析的可靠性，是减少事故发生、使生产正常进行的重要手段。
随着科学技术的进步和生产的发展，扭转参量测量技术有着广阔的应用前景。同时，对扭转参量的监测也提出了越来越高的要求由静态测试转向动态在线检测；由间接测量转向直接测量；由单功能转向多功能，包括自补偿、自修正、自适应、自诊断、远程设定、 状态组合、信息存储和记忆要求系统微型化、数字化、智能化、虚拟化和网络化；要求扭矩的检测与动力装置的控制相结合，达到转速、扭转参量、输出功率的优化配置。
如机动车的方向控制系统中，许多车辆就安装有检测方向盘的扭转角度、扭转力矩、扭转方向甚至是扭转速度等的扭转参量传感装置，车辆控制单元ECU通过获取方向盘相关的扭转参量，可以为车辆的助力转向以及助力大小、甚至是车辆的安全驾驶提供有效的辅助功能。目前的扭转参量传感器，主要有应变式，磁电相位式，光电式等几种。应变式主要是接触式电位计型传感装置，其优点是成本低、安装使用方便，缺点是易受温度变化影响、容易磨损、使用寿命短容易受到电磁干扰；磁电相位式、光电式等传感装置的优点是非接触、没有磨损、精度较高、寿命长，缺点是安装精度要求高、成本高、防尘性能差，由于仍是依靠电流或电压传递信号，所以也容易受到电磁干扰。发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种非接触光纤型扭转参量检测装置。本发明传感区域中光链路是完整的，从而可以有较好的抗震动、以及防水防尘等性能，在较为恶劣的实际使用环境条件下有较好的适应能力。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是非接触光纤型扭转参量检测装置，其特征在于包括基板，所述基板上设置有检测单元，所述检测单元包括信号光纤、曲线型支架和磁性体，布设在所述的曲线型支架内部相对两侧的多个A侧变形齿和多个B侧变形齿， 所述的A侧变形齿和B侧变形齿呈交错布设，A侧变形齿和B侧变形齿对应布设在信号光纤的两侧，所述曲线型支架与基板大致垂直，所述磁性体安装在曲线型支架上远离基板的一端，在所述磁性体一侧且与磁性体相间隔的设置有一扭杆，所述扭杆上同轴设置有待测物体，所述扭杆上设置有与磁性体相配合的永久磁铁体，所述磁性体能在永久磁铁体的作用下使信号光纤产生变形，所述信号光纤的两端分别通过延长光纤连接有测试单元，所述测试单元连接有处理单元，所述测试单元通过延长光纤检测信号光纤内部传输光信号功率的变化并传递给处理单元，处理单元对测试单元的数据进行处理并计算后得待测物体的扭转角度、扭转速度或扭转圈数。
上述的非接触光纤型扭转参量检测装置，所述曲线型支架为曲线型壳体，所述基板上设置有与基板相垂直的滑轨，所述磁性体与滑轨是滑动配合。
上述的非接触光纤型扭转参量检测装置，所述曲线型支架由弹簧构成，A侧变形齿和B侧变形齿4-2对应布设在弹簧中相邻相邻两圈弹簧丝之间，所述基板上设置有与基板相垂直的滑轨，所述磁性体与滑轨是滑动配合。
上述的非接触光纤型扭转参量检测装置，所述曲线型支架由波纹管组成，所述A 侧变形齿和B侧变形齿对应布设在波纹管的管壁上内凹处的相对两个侧面上。
上述的非接触光纤型扭转参量检测装置，所述曲线型支架由两块与基板相平行锯齿板组成，信号光纤夹持在两锯齿板之间，远离基板的锯齿板通过辅助弹簧与磁性体连接。
上述的非接触光纤型扭转参量检测装置，所述的信号光纤的一端安置有光反射装置，信号光纤的另一端通过延长光纤连接一 1X2光分路器的1 口，1X2光分路器的2 口接测试单元。
上述的非接触光纤型扭转参量检测装置，所述永久磁铁体为圆盘形永久磁铁且圆盘形永久磁铁的极性沿圆盘边沿交替变化，所述磁性体也是一个永久磁铁，且磁性体中一个磁极较另一个磁极更接近圆盘边沿。
上述的非接触光纤型扭转参量检测装置，所述永久磁铁体是齿形边沿圆盘形磁性材料，齿形边沿圆盘形磁性材料是铁、镍或其他能被磁铁吸引的磁性材料构成。
上述的非接触光纤型扭转参量检测装置，所述永久磁铁体和磁性体的外围均包裹有磁屏蔽材料。
非接触光纤型扭转参量检测装置，包括上基板和下基板，所述上基板上设置有检测单元一，所述下基板上设置有检测单元二，所述检测单元一包括曲线型支架一和磁性体一，所述检测单元二包括曲线型支架二和磁性体二，所述曲线型支架一和曲线型支架二内部相对两侧均布设有多个A侧变形齿和多个B侧变形齿，所述的A侧变形齿和B侧变形齿呈交错布设，在A侧变形齿和B侧变形齿4-2布设有信号光纤，所述磁性体一安装在曲线型支架一上远离上基板的一端，在所述磁性体一的一侧且与磁性体一相间隔的设置有一扭杆， 所述扭杆上同轴设置有待测物体，所述扭杆上设置有分别与磁性体一和磁性体二相配合的圆盘形永久磁铁体一和圆盘形永久磁铁体二，所述磁性体一能在圆盘形永久磁铁体一的作用下使曲线型支架一内的信号光纤产生变形，所述磁性体二能在圆盘形永久磁铁体二的作用下使曲线型支架二内的信号光纤产生变形，所述曲线型支架一和曲线型支架二内信号光纤的两端分别通过延长光纤连接有测试单元，所述测试单元与同一个处理单元相连接，所述测试单元通过延长光纤检测信号光纤内部传输光信号功率的变化并传递给处理单元，处理单元对测试单元的数据进行处理并计算后得待测物体的扭转角度、扭转速度、扭转圈数或扭转转矩。
本发明与现有技术相比具有以下优点
1、本发明具有结构简单、设计合理、操作方法方便且使用方式灵活、灵敏度高；
2、本发明因使用光纤传感技术，使本装置具有抗电磁干扰、灵敏度高、电绝缘性好、安全可靠、耐腐蚀、可远距离检测等诸多优点；
3、本发明由于可以采用的光源-光功率法测试，从而可以低成本的完成检测任务，从而使本装置的具有广阔的使用范围。
4、本发明由于在传感区域中光链路是完整的，从而可以有较好的抗震动、以及防水防尘等性能，在较为恶劣的实际使用环境条件下有较好的适应能力。
综上所述，本发明结构简单、设计合理、加工制作方便且使用方式灵活、灵敏度高、 使用效果好，并具有成本低、可以远距离检测等优点，使本发明的装置具有良好的使用前旦ο
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。


图1为本发明实施侈1的结构示意图。
图2为本发明实施侈2中曲线型壳体的横截面结构示意图。
图3为本发明实施侈2的结构示意图。
图4为本发明实施侈2中弹簧的横截面结构示意图。
图5为本发明实施侈3的结构示意图。
图6为本发明实施侈3中波纹管的局部结构示意图。
图7为本发明实施侈4的结构示意图。
图8为本发明实施侈5的结构示意图。
图9为本发明实施侈6的结构示意图。
图10为本发明实施列6中圆盘形永久磁铁俯视结构示意图。
图11为本发明实施列7的结构示意图。
图12为本发明实施列7中齿形边沿圆盘形磁性材料俯视结构示意图
图13为本发明实施列8的结构示意图。
附图标记说明
权利要求
1.非接触光纤型扭转参量检测装置，其特征在于包括基板(20)，所述基板00)上设置有检测单元，所述检测单元包括信号光纤(3 、曲线型支架和磁性体(10)，布设在所述的曲线型支架内部相对两侧的多个A侧变形齿(4-1)和多个B侧变形齿G-2)，所述的A侧变形齿(4-1)和B侧变形齿(4- 呈交错布设，A侧变形齿(4-1)和B侧变形齿(4- 对应布设在信号光纤(3 的两侧，所述曲线型支架与基板(20)大致垂直，所述磁性体(10)安装在曲线型支架上远离基板00)的一端，在所述磁性体(10) —侧且与磁性体(10)相间隔的设置有一扭杆(12)，所述扭杆(1 上同轴设置有待测物体(9)，所述扭杆(1 上设置有与磁性体(10)相配合的永久磁铁体，所述磁性体(10)能在永久磁铁体的作用下使信号光纤(3 产生变形，所述信号光纤(3 的两端分别通过延长光纤(1)连接有测试单元(5)， 所述测试单元( 连接有处理单元(7)，所述测试单元( 通过延长光纤(1)检测信号光纤 (33)内部传输光信号功率的变化并传递给处理单元(7)，处理单元(7)对测试单元(5)的数据进行处理并计算后得待测物体(9)的扭转角度、扭转速度或扭转圈数。
2.根据权利要求1所述的非接触光纤型扭转参量检测装置，其特征在于所述曲线型支架为曲线型壳体G)，所述基板00)上设置有与基板00)相垂直的滑轨(15)，所述磁性体(10)与滑轨(1 是滑动配合。
3.根据权利要求1所述的非接触光纤型扭转参量检测装置，其特征在于所述曲线型支架由弹簧(38)构成，A侧变形齿G-1)和B侧变形齿4-2对应布设在弹簧(38)中相邻相邻两圈弹簧丝之间，所述基板00)上设置有与基板00)相垂直的滑轨(15)，所述磁性体 (10)与滑轨(15)是滑动配合。
4.根据权利要求1所述的非接触光纤型扭转参量检测装置，其特征在于所述曲线型支架由波纹管GO)组成，所述A侧变形齿(4-1)和B侧变形齿(4- 对应布设在波纹管 (40)的管壁02)上内凹处的相对两个侧面上。
5.根据权利要求1所述的非接触光纤型扭转参量检测装置，其特征在于所述曲线型支架由两块与基板O0)相平行锯齿板(19)组成，信号光纤(3 夹持在两锯齿板(19)之间，远离基板O0)的锯齿板(19)通过辅助弹簧(30)与磁性体(10)连接。
6.根据权利要求1所述的非接触光纤型扭转参量检测装置，其特征在于所述的信号光纤(3 的一端安置有光反射装置(46)，信号光纤(3 的另一端通过延长光纤(1)连接一 1X2光分路器0 的1 口，1X2光分路器0 的2 口接测试单元(5)。
7.根据权利要求1所述的非接触光纤型扭转参量检测装置，其特征在于所述永久磁铁体为圆盘形永久磁铁(18)且圆盘形永久磁铁(18)的极性沿圆盘边沿交替变化，所述磁性体(10)也是一个永久磁铁，且磁性体(10)中一个磁极较另一个磁极更接近圆盘边沿。
8.根据权利要求1所述的非接触光纤型扭转参量检测装置，其特征在于所述永久磁铁体是齿形边沿圆盘形磁性材料(25)，齿形边沿圆盘形磁性材料0 是铁、镍或其他能被磁铁吸引的磁性材料构成。
9.根据权利要求1所述的非接触光纤型扭转参量检测装置，其特征在于所述永久磁铁体和磁性体(10)的外围均包裹有磁屏蔽材料。
10.非接触光纤型扭转参量检测装置，其特征在于包括上基板和下基板02)， 所述上基板上设置有检测单元一，所述下基板0 上设置有检测单元二，所述检测单元一包括曲线型支架一和磁性体一(11)，所述检测单元二包括曲线型支架二和磁性体二(34)，所述曲线型支架一和曲线型支架二内部相对两侧均布设有多个A侧变形齿G-1)和多个B侧变形齿G-2)，所述的A侧变形齿G-1)和B侧变形齿(4- 呈交错布设，在A侧变形齿(4-1)和B侧变形齿4-2布设有信号光纤(33)，所述磁性体一(11)安装在曲线型支架一上远离上基板的一端，在所述磁性体一(11)的一侧且与磁性体一(11)相间隔的设置有一扭杆(12)，所述扭杆(1 上同轴设置有待测物体(9)，所述扭杆(1 上设置有分别与磁性体一(11)和磁性体二(34)相配合的圆盘形永久磁铁体一(3 和圆盘形永久磁铁体二(36)，所述磁性体一(11)能在圆盘形永久磁铁体一(3 的作用下使曲线型支架一内的信号光纤(3 产生变形，所述磁性体二(34)能在圆盘形永久磁铁体二(36)的作用下使曲线型支架二内的信号光纤(33)产生变形，所述曲线型支架一和曲线型支架二内信号光纤(3 的两端分别通过延长光纤(1)连接有测试单元(5)，所述测试单元( 与同一个处理单元(7)相连接，所述测试单元( 通过延长光纤(1)检测信号光纤(3 内部传输光信号功率的变化并传递给处理单元(7)，处理单元(7)对测试单元( 的数据进行处理并计算后得待测物体(9)的扭转角度、扭转速度、扭转圈数或扭转转矩。
全文摘要
本发明公开了一种非接触光纤型扭转参量检测装置，包括基板，基板上设置有检测单元，检测单元包括信号光纤、曲线型支架和磁性体，布设在的曲线型支架内部相对两侧的多个A侧变形齿和多个B侧变形齿，A侧变形齿和B侧变形齿对应布设在信号光纤的两侧，磁性体安装在曲线型支架上远离基板的一端，在磁性体一侧且与磁性体相间隔的设置有一扭杆，扭杆上同轴设置有待测物体，扭杆上设置有与磁性体相配合的永久磁铁体，信号光纤的两端分别通过延长光纤连接有测试单元，测试单元连接有处理单元。本发明传感区域中光链路是完整的，从而可以有较好的抗震动、以及防水防尘等性能，在较为恶劣的实际使用环境条件下有较好的适应能力。
文档编号G01B11/26GK102478404SQ20101055783
公开日2012年5月30日 申请日期2010年11月25日 优先权日2010年11月25日
发明者杜兵 申请人:西安金和光学科技有限公司