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1、(10)申请公布号 CN 103616041 A (43)申请公布日 2014.03.05 CN 103616041 A (21)申请号 201310600896.2 (22)申请日 2013.11.25 G01D 5/353(2006.01) (71)申请人 国家电网公司 地址 北京市西城区西长安街 86 号 申请人 国网浙江省电力公司 国网浙江省电力公司绍兴供电公司 国网浙江上虞市供电公司 (72)发明人 金红卫 (74)专利代理机构 绍兴市越兴专利事务所 33220 代理人 蒋卫东 (54) 发明名称 一种光纤光栅门禁传感器 (57) 摘要 本发明公开了一种光纤光栅门禁传感器， 它 包括。
2、壳体、 螺旋弹簧触碰机构、 应变弹片、 形变光 栅和光纤 ； 采用机械接触机构， 在壳体内设置有 应变弹片， 光纤一端连接形变光栅一端引出壳体， 形变光栅粘贴在应变弹片的弹性面上， 利用光纤 光栅应变传感器采用机械形变而使光纤光栅波长 变化的工作原理， 依靠光纤来传输波长变化量， 从 而得知门窗的开启闭合状态， 同时为了测量的准 确， 在壳体内还设置了一个测温弹片， 用来采集比 对数据， 用来防止由于温差造成数据的不准而导 致的误判， 本发明解决了普通电传感器无法组网， 无法使用在禁止电流的场景， 无法在强电磁干扰 下工作的问题， 解决了部分光纤光栅磁力传感器 可靠性低的问题， 可实现高灵敏度。
3、、 高可靠性， 大 范围分布式测量。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103616041 A CN 103616041 A 1/1 页 2 1. 一种光纤光栅门禁传感器， 其特征在于 ： 它包括壳体 （1） 、 螺旋弹簧触碰机构 （2） 、 应变弹片 （31） 、 测温弹片 (32) 和光纤 （5） ； 在壳体 （1） 的壳壁上设置有一个安装孔 （11） ； 螺 旋弹簧触碰机构 （2） 包括接触头 （21） 、 螺旋弹簧 （22）。
4、 、 触杆梁 （23） 和内触头 （25） ， 其中触杆 梁 （23） 安装在安装孔 （11） 中， 触杆梁 （23） 一端连接位于壳体 （1） 外的接触头 （21） ， 触杆粱 （23） 的另一端连接位于壳体 （1） 内的内触头 （25） ； 在接触头 （21） 与安装孔 （11） 之间设有 螺旋弹簧 （22） ， 壳体 （1） 内的壳壁上固定有限位器 （24） ， 触杆梁 （23） 上设有限位销 （26） ， 限 位销 （26） 位于壳体 （1） 内， 触杆粱 （23） 通过限位销 （26） 安装在限位器 （24） 中 ； 应变弹片 （31） 和测温弹片 （32） 安装在壳体 （1） 的内。
5、壁上 ； 应变弹片 （31） 的一个面与螺旋弹簧触碰 机构 （2） 上的内触头 （25） 接触， 应变弹片 （31） 的另一个面粘贴有形变光栅 （41） ； 测温光栅 （42） 粘贴在测温弹片 （32） 上， 所述形变光栅 （41） 和测温光栅 （42） 分别与光纤 （5） 连接。 2. 根据权利要求 1 所述的一种光纤光栅门禁传感器， 其特征在于 ： 应变弹片 （31） 和 测温弹片 （32） 的形状都相同。 权 利 要 求 书 CN 103616041 A 2 1/3 页 3 一种光纤光栅门禁传感器 技术领域 0001 本发明属于光纤光栅传感领域开关量传感技术， 尤其涉及一种光纤光栅门禁传。
6、感 器。 背景技术 0002 近年来光纤传感， 尤其是光纤光栅传感以其本质安全、 抗干扰能力强、 耐腐蚀、 无 源无电监测和分布式大范围测量等优点， 越来越为人们所重视。这种传感器的工作原理是 把待测参量转换为光纤光栅布拉格波长的变化， 通过监测光纤光栅的波长变化即可获知待 测参量的值。 0003 石油、 变电所、 化工、 能源等场所的生产、 管理及防入侵过程中， 需要对门窗进行开 关监测。 但目前主要使用的是传统的电类联通传感器、 红外对射等方式， 但由于电信号远距 离传输不方便， 不能组网， 需要增加许多二次仪表、 中继站和电源等设备， 传输成本高， 不能 运用在一些防爆， 强电磁场等场合。
7、， 难以满足实际需要 ； 同时发明专利一种基于光纤光栅应 变传感器的门禁传感装置 专利号 ： 201220595961.8 中利用磁力感应带来的传感器可靠 性低等问题。 发明内容 0004 本发明所要解决的技术问题是 ： 提供一种实用性强、 可靠性高、 组网且安装简单的 机械触碰式的光纤光栅门禁开关传感器， 其适用于各类楼宇， 仓库， 防掉落等特别重要等场 合的开关量监测。 0005 本发明所采用的技术方案是 ： 提供一种光纤光栅门禁传感器， 它包括壳体、 螺旋弹 簧触碰机构、 应变弹片、 测温弹片和光纤 ； 在壳体的壳壁上设置有一个安装孔 ； 螺旋弹簧触 碰机构包括接触头、 螺旋弹簧、 触杆。
8、梁和内触头， 其中触杆梁安装在安装孔中， 触杆梁一端 连接位于壳体外的接触头， 外力作用于接触头上， 触杆粱的另一端连接位于壳体内的内触 头， 内触头随外力的作用而运动， 运动使应变弹片改变形状 ； 在接触头与安装孔间设有螺旋 弹簧， 使得在外力撤除时使螺旋弹簧触碰机构回复原来的状态。 0006 壳体内的壳壁上固定有限位器， 触杆梁上设有限位销， 限位销位于壳体内， 触杆粱 通过限位销安装在限位器中， 限位器限制螺旋弹簧触碰机构在其运动方向上的运动范围， 保护应变弹片在可形变测量的范围之内。 0007 应变弹片和测温弹片安装在壳体的内壁上 ； 应变弹片的一个面与螺旋弹簧触碰机 构上的内触头接触。
9、， 应变弹片的另一个面粘贴有形变光栅 ； 测温光栅粘贴在测温弹片上， 形变光栅和测温光栅贴在各自弹片的相同方向的面上， 形变光栅和测温光栅分别与光纤连 接， 形变光栅随着应变弹片的形变而形变， 采用机械形变而使光纤光栅波长变化的工作原 理， 依靠光纤来传输波长变化， 从而达到监测门禁的开和状态。 0008 本光纤光栅门禁传感器采用一对光纤光栅分别粘贴在两根一样的弹片上， 一根做 形变， 一根做温度补偿， 因为两根光栅都粘贴在同种材料及同种形状的材料上， 且同时置于 说 明 书 CN 103616041 A 3 2/3 页 4 非常接近的小范围内， 因此当两根光栅所处的环境温度发生变化时， 两根。
10、光栅的 Bragg 波 长总是随温度沿同一方向同步漂移而相对位置不变， 从而巧妙的实现温度补偿， 从而提高 了测量精度。 0009 利用本光纤光栅应变传感器实现门禁传感， 当门窗关闭时， 接触头受力， 使接触头 朝壳体内运动， 内触头随之运动， 使原本顶住形变弹片的力被撤除， 使形变弹片回复自然状 态， 同时使形变光栅回复常态， 使光栅的反射波长恢复， 使形变光栅的波长与测温光栅的波 长相当， 就能分辨出门窗出于关闭状态。 当门窗开启时， 由于在接触头和壳体之间设有螺旋 弹簧， 弹簧的弹力在外力撤除后使弹簧触碰机构恢复原位， 从而使内触头顶弯形变弹片， 是 形变光栅形变， 从而使光栅的反射波长。
11、改变， 此时形变光栅的波长与测温光栅的波长不同， 就能得出门窗为开启状态。 0010 本发明的有益效果是 ： 机械触碰装置稳定可靠， 可以用在一些防爆， 强电磁场等场 合， 易组网且安装简单， 不带电， 安全可靠。 附图说明 0011 图 1 是本发明的整体外观示意图 ； 图 2 是本发明螺旋弹簧触碰机构的结构示意图 ； 图 3 是本发明门窗开启时的内部结构示意图 ； 图 4 是本发明门窗关闭时的内部结构示意图 ； 图 5 是本发明门内部结构示意图。 0012 图中 ： 1- 壳体、 11- 弹簧机构安装孔、 2- 螺旋弹簧触碰机构、 21- 接触头、 22- 螺旋 弹簧、 23- 触杆梁、 。
12、24- 限位器、 25- 内触头、 26- 限位销、 31- 应变弹簧、 32- 测温弹片、 41- 形 变光栅、 42- 测温光栅、 5- 光纤。 具体实施方式 0013 如图 1 图 5 为本发明实施例的结构示意图 ： 一种光纤光栅门禁传感器， 它包括壳 体 1、 螺旋弹簧触碰机构 2、 应变弹片 31、 测温弹片 32 和光纤 5 ； 在壳体 1 的壳壁上设置有一 个安装孔 11 ； 螺旋弹簧触碰机构 2 包括接触头 21、 螺旋弹簧 22、 触杆梁 23 和内触头 25， 其 中触杆梁 23 安装在安装孔 11 中， 触杆梁 23 一端连接位于壳体 1 外的接触头 21， 触杆粱 23。
13、 的另一端连接位于壳体 1 内的内触头 25 ； 在接触头 21 与安装孔 11 间设有螺旋弹簧 22， 外 力作用于接触头 21 上， 触杆粱 23 的另一端连接位于壳体 1 内的内触头 25， 内触头 25 随外 力的作用而运动， 运动使应变弹片 31 改变形状 ； 在接触头 21 与安装孔 11 间设有螺旋弹簧 22， 使得在外力撤除时使螺旋弹簧触碰机构 2 回复原来的状态。 0014 壳体 1 内的壳壁上固定有限位器 24， 触杆梁 23 上设有限位销 26， 限位销 26 位于 壳体 1 内， 触杆粱 23 通过限位销 26 安装在限位器 24 中 ； 触杆粱 23 通过限位销 26。
14、 安装在 限位器 24 中， 限位器 24 限制螺旋弹簧触碰机构 2 在其运动方向上的运动范围， 保护应变弹 片 31 在可形变测量的范围之内。 0015 应变弹片 31 和测温弹片 32 安装在壳体 1 的内壁上 ； 应变弹片 31 的一个面与螺旋 弹簧触碰机构 2 上的内触头 25 接触， 应变弹片 31 的另一个面粘贴有形变光栅 41 ； 测温光 栅 42 粘贴在测温弹片 32 上， 形变光栅 41 和测温光栅 42 分别与光纤 5 连接， 形变光栅 41 说 明 书 CN 103616041 A 4 3/3 页 5 随着应变弹片 31 的形变而形变， 采用机械形变而使光纤光栅波长变化的。
15、工作原理， 依靠光 纤来传输波长变化， 从而达到监测门禁的开和状态 ； 应变弹片31和测温弹片32的材料和形 状都相同。 0016 利用本光纤光栅应变传感器实现门禁传感， 当门窗关闭时， 接触头受力， 使接触头 朝壳体内运动， 内触头随之运动， 使原本顶住形变弹片的力被撤除， 使形变弹片回复自然状 态， 同时使形变光栅回复常态， 使光栅的反射波长恢复， 使形变光栅的波长与测温光栅的波 长相当， 就能分辨出门窗出于关闭状态。 当门窗开启时， 由于在接触头和壳体之间设有螺旋 弹簧， 弹簧的弹力在外力撤除后使弹簧触碰机构恢复原位， 从而使内触头顶弯形变弹片， 是 形变光栅形变， 从而使光栅的反射波长改变， 此时形变光栅的波长与测温光栅的波长不同， 就能得出门窗为开启状态。 0017 本发明光纤光栅门开关传感器可实现测压灵敏度高， 因为使用的是机械机构， 可 靠性好 ； 可串联， 可适用于多种特殊场合， 例如 ： 防爆， 强电磁干扰， 且无需电源， 极大的扩 展了其使用领域。 说 明 书 CN 103616041 A 5 1/3 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103616041 A 6 2/3 页 7 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103616041 A 7 3/3 页 8 图 5 说 明 书 附 图 CN 103616041 A 8 。