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专利号: 2023107959441
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种光纤光栅曲率传感测试装置,其特征在于,包括:

试验平台(100),其包括:光学平板(10)和沿着Y轴方向间隔设置在光学平板(10)上两个相对位置的约束组件(20),两个约束组件(20)之间连接有测试件(30),其中,所述约束组件(20)包括:X轴位移台(21)、Z轴旋转台(22)和夹具(23),所述X轴位移台(21)连接在光学平板(10)上并能够沿着X轴方向移动,所述Z轴旋转台(22)的一端与所述X轴位移台(21)相连接,另一端与所述夹具(23)相连接,且配置为驱动所述夹具(23)绕着Z轴方向旋转,所述夹具(23)配置为固定连接所述测试件(30);所述测试件(30)为弹性材料件;

光纤光栅解调仪(200),其通过光纤光栅测试线(210)连接在所述测试件(30)的表面,配置为将所述光纤光栅测试线(210)基于所述测试件(30)的形变所监测的波长变化量的光信号转化为电信号;

计算机(300),其与所述光纤光栅解调仪(200)相耦接,配置为接收由所述光纤光栅解调仪(200)所转化的电信号,并对所述测试件(30)的弯曲形态进行重构和数据采集;

其中,X轴方向、Y轴方向和Z轴方向彼此相互垂直。

2.根据权利要求1所述的光纤光栅曲率传感测试装置,其特征在于,

所述Z轴旋转台(22)包括:

基座(221),固定连接在所述X轴位移台(21)上;

转动盘(222),可枢转地连接在所述基座(221)上,且所述夹具(23)固定连接在所述转动盘(222)上;

驱动件(223),与所述转动盘(222)相连接,配置为驱动所述转动盘(222)作相对于所述基座(221)的转动运动。

3.根据权利要求2所述的光纤光栅曲率传感测试装置,其特征在于,

所述驱动件(223)包括:

螺杆(2231)和第一连接块(2232),所述第一连接块(2232)与所述螺杆(2231)固定连接;

所述基座(221)上形成有螺纹孔(2211),所述螺杆(2231)与所述螺纹孔(2211)相适配;

其中,所述转动盘(222)上固定有驱动轴(2221),沿着所述第一连接块(2232)的周向方向上开设有与所述驱动轴(2221)相配合的第一夹槽(2233)。

4.根据权利要求2所述的光纤光栅曲率传感测试装置,其特征在于,

所述驱动件(223)包括:

滑杆(2234)和第二连接块(2235),所述第二连接块(2235)与所述滑杆(2234)固定连接,所述滑杆(2234)上设置有凸起部(2237);其中,所述转动盘(222)上固定有驱动轴(2221),在第二连接块(2235)上开设有与所述驱动轴(2221)相适配的第二夹槽(2236);

所述基座(221)上形成有滑轨(2212),且在所述滑轨(2212)的内部设置有多个凹陷部(2213),所述凸起部(2237)卡接于所述滑轨(2212)内的任意凹陷部(2213)。

5.根据权利要求2所述的光纤光栅曲率传感测试装置,其特征在于,

所述Z轴旋转台(22)还包括:

限位件(224),所述限位件(224)连接在所述基座(221)与所述转动盘(222)之间,配置为能够在限定所述转动盘(222)相对于所述基座(221)作旋转运动的第一位置和释放所述转动盘(222)使之能够相对于所述基座(221)作旋转运动的第二位置之间作切换运动。

6.根据权利要求1所述的光纤光栅曲率传感测试装置,其特征在于,

在所述夹具(23)的周向方向上形成有角度刻度(232),当所述测试件(30)被固定安装在两个所述夹具(23)之间时,所述测试件(30)两端均能够以指定的扭转角度和/或旋转角度被固定。

7.根据权利要求1所述的光纤光栅曲率传感测试装置,其特征在于,

所述光纤光栅测试线(210)沿着所述测试件(30)的延伸方向布置,并通过粘结剂等间隔的粘结在所述测试件(30)的表面形成多个光栅检测点(30A)。

8.一种根据权利要求1至权利要求7中任意一项所述的光纤光栅曲率传感测试装置的测试方法,其特征在于,包括如下步骤:S11:在光学平板(10)上调节两个约束组件(20)位置,使得两个约束组件(20)沿着Y轴方向间隔设置,且两个约束组件(20)的夹具(23)处于同一轴线上;

S12:将测试件(30)安装在两个约束组件(20)的夹具(23)上,并通过两个夹具(23)将测试件(30)固定;其中,所述测试件(30)的两端在如权利要求5所述的夹具(23)上的角度刻度(232)值相等且不发生相对扭转;

S13:以其中一个约束组件(20)作为固定端,以其中另一个约束组件(20)作为活动端,其中,保持固定端的各向位移为零,将活动端沿着X轴线方向移动并使得测试件(30)呈现二维弯曲状态;

S14:调节活动端约束组件(20)的Z轴旋转台(22),使其与测试件(30)的弯曲状态相对应;

S15:由计算机(300)对所述测试件(30)的弯曲形态进行重构和数据采集,并与测试件(30)在光学平板(10)上的二维投影曲线进行比较,确定测试件(30)的曲率信息还原精度。

9.根据权利要求8所述的光纤光栅曲率传感测试方法,其特征在于,

当所述测试件(30)的两端在夹具(23)上的角度刻度(232)为非零时,在步骤S15之后还包括:由计算机(300)进行精度补偿,并与测试件(30)在光学平板(10)上的二维投影曲线以及精度补偿前的曲线比较,确定测试件(30)的曲率信息还原精度和补偿效果。

10.一种根据权利要求1至权利要求7中任意一项所述的光纤光栅曲率传感测试装置的测试方法,其特征在于,包括如下步骤:S21:在光学平板(10)上调节两个约束组件(20)位置,使得两个约束组件(20)沿着Y轴方向间隔设置,且两个约束组件(20)的夹具(23)处于同一轴线上;

S22:将测试件(30)安装在两个约束组件(20)的夹具(23)上,且在所述测试件(30)的两端中,其中一端相对于另一端扭转指定角度,并通过两个夹具(23)将测试件(30)两端固定;

S23:以其中一个约束组件(20)作为固定端,以其中另一个约束组件(20)作为活动端,其中,保持固定端的各向位移为零,将活动端沿着X轴线方向移动并使得测试件(30)呈现二维弯曲加扭转状态;

S24:调节活动端约束组件(20)的Z轴旋转台(22),使其与测试件(30)的弯曲状态相对应;

S25:由计算机(300)对所述测试件(30)的弯曲形态进行重构和数据采集,并与测试件(30)在光学平板(10)上的二维投影曲线进行比较,确定测试件(30)的曲率信息还原精度;

S26:由计算机(300)进行精度补偿,并与测试件(30)在光学平板(10)上的二维投影曲线以及精度补偿前的曲线比较,确定测试件(30)的曲率信息还原精度和补偿效果。