基于光纤光栅的三杯式风速传感器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及光纤传感技术领域，特别涉及基于光纤光栅的三杯式风速传感 器。
【背景技术】
[0002] 在工农业生产过程中，风速的监测是十分常见的。目前市场上有许多种类的风速 测量仪，常用的风速传感器有三杯式风速计、热敏风速计和超声波风速计等，如李安迎采用 三杯式风速传感器作为风速传感设备，通过计数器测量周期得到风速。
[0003] 在实际使用中发现这几种风速传感器都存在下列问题：
[0004] 1)传感器安装在恶劣电磁环境中，易受电磁干扰影响；
[0005] 2)目前大多数监测终端所测风速为瞬时风速，且间隔若干分钟监测1次，由于自 然界的风速变化很快，使用这些传感器测量的风速将造成很大误差；
[0006] 3)现有风速传感器测量结果需要通过无线方式传递给监控中心，由于工程现场环 境多比较恶劣，无线通信信号不稳定，导致风速测量结果无法传输。
[0007] 在光纤光栅风速测量方面，马国明利用粘贴有FBG的等强度梁对风速产生的压力 进行测量，从而实现风速的测量。而三杯式光纤光栅风速测量的研宄和应用很少报道。 【实用新型内容】
[0008] 为解决现有技术存在的不足，本实用新型公开了基于光纤光栅的三杯式风速传感 器，使用光纤光栅对风速进行测量，使用三杯式风速计，结构简单，环境适应性强，测速范围 大，可提高系统的可靠性。
[0009] 为实现上述目的，本实用新型的具体方案如下：
[0010] 基于光纤光栅的三杯式风速传感器，包括三杯转盘，三杯转盘的末端设置有风杯， 三杯转盘的中心位置经同心轴与底部同轴齿轮盘相连接，同轴齿轮盘的边缘设置有多个齿 轮，等强度悬臂梁与同轴齿轮盘边缘的齿轮相接触，敏感光栅粘贴于等强度悬臂梁表面，敏 感光栅与光纤尾纤相连，光纤尾纤引出并与光源及波长解调设备连接，当有风吹向三杯转 盘时，三杯转盘转动，同时带动同轴齿轮盘转动，同轴齿轮盘边缘有N个齿轮，当齿轮盘转 动时，等强度悬臂梁会产生形变继而对转过的齿轮进行计数，从而进行风速的测量。
[0011] 所述三杯转盘、设置在三杯转盘的末端的风杯、同轴齿轮盘及连接同轴齿轮盘与 三杯转盘的同心轴共同构成风速传动机构。
[0012] 所述的三杯转盘包括三个臂，相邻两臂之间的夹角为120°，每臂末端连接一个空 心半球机风杯，空心半球切面呈竖直状态。
[0013] 所述等强度悬臂梁，选择碳纤维板作为基体，为保证其受力均匀产生均匀形变，等 强度悬臂梁在有效受力范围内形状为等腰三角形。
[0014] 所述敏感光栅，用a-氰基丙烯酸乙酯将栅区粘贴于等强度悬臂梁上。
[0015] 当齿轮盘转动时，等强度梁会对转过的齿轮进行计数，风速的测量公式为：
【主权项】
1. 基于光纤光栅的三杯式风速传感器，其特征是，包括三杯转盘，三杯转盘的末端设置 有风杯，三杯转盘的中心位置经同心轴与底部同轴齿轮盘相连接，同轴齿轮盘的边缘设置 有多个齿轮，等强度悬臂梁与同轴齿轮盘边缘的齿轮相接触，敏感光栅粘贴于等强度悬臂 梁表面，敏感光栅与光纤尾纤相连，光纤尾纤引出并与光源及波长解调设备连接。
2. 如权利要求1所述的基于光纤光栅的三杯式风速传感器，其特征是，所述三杯转盘、 设置在三杯转盘的末端的风杯、同轴齿轮盘及连接同轴齿轮盘与三杯转盘的同心轴共同构 成风速传动机构。
3. 如权利要求1或2所述的基于光纤光栅的三杯式风速传感器，其特征是，所述的三杯 转盘包括三个臂，相邻两臂之间的夹角为120°，每臂末端连接一个空心半球机风杯，空心 半球切面呈竖直状态。
4. 如权利要求1所述的基于光纤光栅的三杯式风速传感器，其特征是，所述等强度悬 臂梁，选择碳纤维板作为基体，为保证其受力均匀产生均匀形变，等强度悬臂梁在有效受力 范围内形状为等腰三角形。
5. 如权利要求1所述的基于光纤光栅的三杯式风速传感器，其特征是，所述敏感光栅， 用a-氰基丙烯酸乙酯将栅区粘贴于等强度悬臂梁上。
【专利摘要】本实用新型公开了基于光纤光栅的三杯式风速传感器，包括三杯转盘，三杯转盘的末端设置有风杯，三杯转盘的中心位置经同心轴与底部同轴齿轮盘相连接，同轴齿轮盘的边缘设置有多个齿轮，等强度悬臂梁与同轴齿轮盘边缘的齿轮相接触，敏感光栅粘贴于等强度悬臂梁表面，敏感光栅与光纤尾纤相连，光纤尾纤引出并与光源及波长解调设备连接，当有风吹向三杯转盘时，三杯转盘转动，同时带动同轴齿轮盘转动，同轴齿轮盘边缘有N个齿轮，当齿轮盘转动时，等强度悬臂梁会产生形变继而对转过的齿轮进行计数，从而进行风速的测量。本实用新型测量精确，结构简单。
【IPC分类】G01P5-02
【公开号】CN204514950
【申请号】CN201520252222
【发明人】曹玉强, 姜明月, 隋青美, 蒋善超, 王静
【申请人】山东大学苏州研究院
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月23日