(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202122955893.3 (22)申请日 2021.11.29 (73)专利权人 浙江大学 地址 310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘 路866号 (72)发明人 何赛灵　李驰　 (74)专利代理 机构 杭州求是专利事务所有限公 司 33200 代理人 林松海 (51)Int.Cl. G01D 21/02(2006.01) G01L 3/00(2006.01) G01K 11/3206(2021.01) (ESM)同样的发明创造已同日申请发明 专利 (54)实用新型名称 基于光纤光栅的扭矩及温度多参量传感装 置 (57)摘要 本实用新型公开了一种基于光纤光栅的扭 矩及温度多参量传感装置， 包括控制器、 光学扭 矩及温度传感器、 光信号传感系统、 计算机、 块 体； 控制器给被试电机施加可变负载； 光学扭矩 及温度传感器为紧密缠绕有光纤光栅的套筒， 套 筒的一端与电机定子相连， 另一端与稳固不动的 块体相连； 光纤光栅包括应力监测光纤光栅、 温 度监测光纤光栅； 光信号传感系统包括光源、 信 号接收装置， 用于将应力变化和周围环境的温度 变化转换成光信息的变化。 本实用新型可以通过 给被试电机施加可变负载测出施加的扭矩并结 合转速传感器获得转速及机械功率， 利用光纤光 栅对温度的灵敏特性， 可同时获得被试电机的温 度变化， 并补偿由于温度影 响导致的扭矩测量误 差， 进一步提高测量精度。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 216433081 U 2022.05.03 CN 216433081 U 1.一种基于光纤光栅的扭矩及温度多参量传感装置， 其特征在于， 包括： 控制器 （1） 、 光 学扭矩及温度传感器 （3） 、 光信号传感系统 （5） 、 计算机 （6） 、 块体 （9） ； 所述控制器 （1） 给被试 电机 （2） 施加可变负载； 所述光学扭矩及温度传感器 （3） 为紧密 缠绕有光纤光栅的套筒， 套 筒的一端与电机定子 （22） 相连， 另一端与稳固不动的块体 （9） 相连； 所述光纤光栅包括应力 监测光纤光栅 （10） 、 温度监测光纤光栅 （11） ， 应力监测光纤光栅 （10） 一端与所述光信号传 感系统 （5） 连接， 另一端与温度监测光纤光栅 （11） 相连， 所述 温度监测光纤光栅 （11） 的一端 与应力监测光纤光栅 （10） 相连， 另一端为自由端； 所述光信号传感系统 （5） 包括光源 （51） 、 信号接收装置 （52） ， 用于将被试电机 （2） 的电机定子 （22） 受到的应力变化和周围环境的温 度变化转换成光信息的变化； 所述计算机 （6） 与所述信号接收装置 （52） 相连， 用于进行数据 处理并显示施加的扭矩和温度变化情况。 2.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅的扭矩及温度多参量传感装置， 其特征在 于， 还包括转速传感器 （4） ， 用于测试所述被试电机转速， 为接触式磁电传感器、 非接触式磁 电传感器或者基于 激光多普勒效应的传感器。 3.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅的扭矩及温度多参量传感装置， 其特征在 于， 所述电机 定子 （22） 由独立的轴承座支承。 4.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅的扭矩及温度多参量传感装置， 其特征在 于， 所述光学扭矩及温度传感器 （3） 为缠绕有光纤光栅的套筒， 套筒的一端与电机定子 （22） 相连， 另一端与稳固不动的块体 （9） 相连， 该块体 （9） 与电机定子相互独立不受电机定子应 力影响。 5.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅的扭矩及温度多参量传感装置， 其特征在 于， 所述光学扭矩及温度传感器 （3） 为缠绕有光纤光栅的套筒， 套筒 上的光纤光栅是反射波 长的光纤光 栅， 或者是 具有不同反射波长的一条光 栅串。 6.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅的扭矩及温度多参量传感装置， 其特征在 于， 所述光源 （51） 为宽带光源、 波长可调谐光源或两者的结合。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 216433081 U 2基于光纤光 栅的扭矩及 温度多参量传感装 置 技术领域 [0001]本实用新型涉及测功机领域， 特别是涉及 一种基于定子所受应力测量的扭矩传感 装置。 背景技术 [0002]随着工业化发展， 在各领域都可以看到电机 的应用， 因此需要严格检验电机 的性 能， 而目前对电机测试较多的参数 是是扭矩、 转速和功率 等参数。 [0003]传统的对电机测试主要是通过测试电机转子输出的扭矩， 并结合转速以确定功 率， 而在转轴上输入扭矩时， 电机定子会存在反扭矩， 因此一般利用秤和装在定子上的杠杆 臂方便而准确 地测出定子扭矩， 若同时测出转速即可算出机械功率。 该方法可以集负载和 测试于一体， 转速测试比较简单， 但目前的扭矩测量精度不够， 需要提出新的测功系统来提 高扭矩测量精度。 且， 在实际应用中 （如汽车发动机引擎） ， 通常会有温度的起伏变化， 会严 重影响传感器的性能， 因此提出一种既能监测系统扭矩又能监测系统温度的多参量传感装 置是有实际意 义的。 实用新型内容 [0004]为了克服现有技术的不足， 本实用新型的目的提供一种基于光纤光栅的扭矩及温 度多参量传感装置， 可以实现负载和测试于一体， 提高扭矩测量精度的同时还可同时监测 系统温度变化。 [0005]一种基于光纤光栅的扭矩及温度多参量传感装置， 包括： 控制器、 光学扭矩及温度 传感器、 光信号传感系统、 计算机、 块体； 所述控制器给被试电机施加可变负载； 所述光学扭 矩及温度传感器为紧密缠绕有光纤光栅的套筒， 套筒的一端与电机定子相连， 另一端与稳 固不动的块体相连； 所述光纤光栅包括应力监测光纤光栅、 温度监测光纤光栅， 应力监测光 纤光栅一端与所述光信号传感系统连接， 另一端与温度监测光纤光栅相连， 所述温度监测 光纤光栅的一端与应力监测 光纤光栅相连， 另一端为自由端； 所述光信号传感系统包括光 源、 信号接 收装置， 用于将被试电机的电机定子受到的应力变化和周围环境的温度变化转 换成光信息的变化； 所述计算机与所述信号接 收装置相连， 用于进行数据 处理并显示施加 的扭矩和温度变化情况。 [0006]所述的一种基于光纤光栅的扭矩及温度多参量传感装置， 还包括转速传感器， 用 于测试所述被试电机转速， 为接触式磁电传感器、 非接触式磁电传感器或者基于激光多普 勒效应的传感器。 [0007]所述电机 定子由独立的轴承座支承。 [0008]所述光学扭矩及温度传感器为缠绕有光纤光栅的套筒， 套筒的一端与电机定子相 连， 另一端与稳固不动的块体相连， 该块体与电机 定子相互独立 不受电机 定子应力影响。 [0009]所述光学扭矩及温度传感器为缠绕有光纤光栅的套筒， 套筒上的光纤光栅是反射 波长的光纤光 栅， 或者是 具有不同反射波长的一条光 栅串。说　明　书 1/4 页 3 CN 216433081 U 3