光纤光栅式水下动态扭矩测量装置及方法

摘要

本发明公开了一种光纤光栅式水下动态扭矩测量装置及方法。本发明中的测量装置，包括传动轴系、水下环境模拟及控制装置、外接设备，传动轴系由表面贴有光纤光栅传感器和一端连有光纤旋转接头的传动轴组成；水下环境模拟及控制装置主要由水箱、恒温水槽、注水管、水泵、电磁阀、压力传感器和温度传感器组成；外接设备包括测控箱、光纤光栅传感解调仪、变频电机和可调负载。测控箱中的硬件电路连接光纤光栅传感解调仪、压力传感器和温度传感器。本发明使用了光纤旋转接头这一旋转微结构，解决了光纤光栅在传动轴旋转状态下信号不易输出的难题；本发明为在地面模拟水下动态扭矩测量环境提供了手段，有助于提高水下动态扭矩测量精度。

主权项

光纤光栅式水下动态扭矩测量装置，包括传动轴系、水下环境模拟及控制装置、外接设备，其特征在于：所述的传动轴系由表面贴有光纤光栅传感器（1‑2）和一端连有光纤旋转接头（1‑3）的传动轴（1‑1）组成；水下环境模拟及控制装置主要由水箱（2‑1）、恒温水槽（2‑2）、注水管（2‑3）、水泵（2‑4）、电磁阀（2‑5）、压力传感器（2‑6）和温度传感器（2‑7）组成；外接设备包括测控箱（3‑1）、光纤光栅传感解调仪（3‑2）、变频电机（3‑3）和可调负载（3‑4）；所述的传动轴（1‑1）穿过水箱（2‑1），部分封装于其中，连接部分用密封圈密封；变频电机（3‑3）和可调负载（3‑4）分别连接在传动轴（1‑1）的两端，两者用来控制传动轴（1‑1）的转速和负载大小；所述的水箱（2‑1）是模拟水下环境的装置，恒温水槽（2‑2）用来控制水箱中的水温，注水管（2‑3）利用连通器结构控制水箱中水位，水泵（2‑4）和电磁阀（2‑5）用来控制水箱中水的进出和水的流速，压力传感器（2‑6）和温度传感器（2‑6）分别用来检测水箱中的水压和水温；所述的光纤光栅传感解调仪（3‑2）通过光纤旋转接头（1‑3）与粘贴在传动轴（1‑1）上的光纤光栅传感器（1‑2）连接，其中光纤旋转接头（1‑3）利用自身的旋转结构实现传动轴（1‑1）在转动状态下的光信号准直传输，从而把采集到的动态扭矩信息发送至测控箱（3‑1）；水下环境模拟及控制装置中的压力传感器（2‑6）和温度传感器（2‑7）都与测控箱（3‑1）中的硬件电路相连接。