光纤传感器装置和刮板输送机

权利要求书： 1.一种光纤传感器装置，其特征在于，包括：光纤位移传感器、光纤矢量传感器、第一安装组件和第二安装组件，其中，

所述光纤矢量传感器包括至少四根光纤光栅和玻璃纤维管，所述至少四根光纤光栅环绕所述玻璃纤维管设置；

所述光纤位移传感器包括主体和位移伸缩杆，所述位移伸缩杆可伸缩且其一端与所述主体的一侧相连，所述位移伸缩杆的另一端与所述玻璃纤维管的一端相连；

所述主体的另一侧与设置在所述第一安装组件上的第一万向轴可枢转相连，所述玻璃纤维管的另一端与设置在所述第二安装组件上的第二万向轴可枢转相连；

所述第一安装组件和所述第二安装组件，用于将所述光纤传感器装置安装于刮板输送机相邻的第一刮板和第二刮板之间；

所述光纤位移传感器，用于获取所述刮板输送机左右移动的第一矢量信息；

所述光纤矢量传感器，用于获取所述刮板输送机上下和/或前后移动的第二矢量信息；

所述第一安装组件上设有第一安装孔和第二安装孔，所述第二安装组件上设有第三安装孔和第四安装孔；其中，

所述第一安装组件通过所述第一安装孔和所述第二安装孔与所述第一刮板相连；

所述第二安装组件通过所述第三安装孔和所述第四安装孔与所述第二刮板相连；

其中，所述至少四根光纤光栅环绕所述玻璃纤维管设置，包括：所述至少四根光纤光栅通过环氧树脂铁砂粘接在所述玻璃纤维管上。

2.根据权利要求1所述的光纤传感器装置，其特征在于，所述光纤传感器装置还包括：第一螺栓和第二螺栓，其中，

所述位移伸缩杆的另一端通过所述第一螺栓与所述玻璃纤维管的一端相连；所述玻璃纤维管的另一端通过所述第二螺栓与设置在所述第二安装组件上的第二万向轴可枢转相连。

3.根据权利要求1所述的光纤传感器装置，其特征在于，所述光纤传感器装置，还包括：主机和光纤解调仪，其中，

所述主机与所述光纤解调仪相连；

所述光纤解调仪分别与所述光纤位移传感器和所述光纤矢量传感器相连；

所述光纤解调仪，用于分别对所述第一矢量信息和所述第二矢量信息进行解调，以生成对应的第一目标矢量和第二目标矢量；

所述主机，用于根据所述第一目标矢量和所述第二目标矢量生成所述刮板输送机的移动信息。

4.根据权利要求3所述的光纤传感器装置，其特征在于，其中，所述主机通过网线与所述光纤解调仪相连；

所述光纤解调仪通过光纤分别与所述光纤位移传感器和所述光纤矢量传感器相连。

5.根据权利要求3所述的光纤传感器装置，其特征在于，其中，所述主机包括单片机、微控制单元MCU和微处理器中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的光纤传感器装置，其特征在于，所述光纤位移传感器和所述光纤矢量传感器分别与上位机相连。

7.根据权利要求1所述的光纤传感器装置，其特征在于，其中，所述光纤位移传感器与所述光纤矢量传感器串联后与上位机相连。

8.一种刮板输送机，其特征在于，包括根据权利要求1-7中任一项所述的光纤传感器装置。

说明书： 光纤传感器装置和刮板输送机技术领域

本申请涉及刮板输送机技术领域，特别涉及一种光纤传感器装置和刮板输送机。

背景技术

目前，综采工作面主要由采煤机，刮板输送机，液压支架组成“三机”。在综采工作面中，采煤机紧靠煤层，其机身骑在刮板输送机的溜槽上，在牵引装置的带动下，沿刮板输送机的溜槽往复移动，进行割煤操作；刮板输送机沿煤层走向安放，并通过推移千斤顶与液压支架相连，由液压支架负责推移。在开采过程中，要保证工作面“三直两平”，即煤壁、液压支架和刮板输送机分别成直线型，液压支架和刮板输送机平稳可靠。

刮板输送机是煤矿综采工作面众多自动化开采装备的一个重要组成部分，它不仅担负着工作面落煤装载以及运输的关键任务，还作为轨道控制着采煤机的运行轨迹。

发明内容

本申请旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。

为此，本申请的第一个目的在于提出一种光纤传感器装置，能够准确地测量出刮板输送机相邻的两个刮板之间的相对运动，从而得到刮板输送机的移动信息，为测量刮板输送机直线度奠定良好的基础。

本申请的第二个目的在于提出一种刮板输送机。

为达到上述目的，本申请第一方面实施例提出了光纤传感器装置，其特征在于，包括：光纤位移传感器、光纤矢量传感器、第一安装组件和第二安装组件，其中，所述光纤矢量传感器包括至少四根光纤光栅和玻璃纤维管，所述至少四根光纤光栅环绕所述玻璃纤维管设置；所述光纤矢量传感器包括主体和位移伸缩杆，所述位移伸缩杆可伸缩且其一端与所述主体的一侧相连，所述位移伸缩杆的另一端与所述玻璃纤维管的一端相连；所述主体的另一侧与设置在所述第一安装组件上的第一万向轴可枢转相连，所述玻璃纤维管的另一端与设置在所述第二安装组件上的第二万向轴可枢转相连；所述第一安装组件和所述第二安装组件，用于将所述光纤传感器装置安装于刮板输送机相邻的第一刮板和第二刮板之间；所述光纤位移传感器，用于获取所述刮板输送机左右移动的第一矢量信息；所述光纤矢量传感器，用于获取所述刮板输送机上下和/或前后移动的第二矢量信息。

本申请实施例的光纤传感器装置，通过第一安装组件和第二安装组件安装于刮板输送机相邻的第一刮板和第二刮板之间，并通过光纤位移传感器获取刮板输送机左右移动的第一矢量信息，以及通过光纤矢量传感器获取刮板输送机上下和/或前后移动的第二矢量信息，由此，能够准确地测量出刮板输送机相邻的两个刮板之间的相对运动，从而得到刮板输送机的移动信息，为测量刮板输送机直线度奠定良好的基础。

另外，根据本申请上述实施例提出的光纤传感器装置还可以具有如下附加的技术特征：

在本申请的一个实施例中，所述光纤传感器装置还包括：第一螺栓和第二螺栓，其中，所述位移伸缩杆的另一端通过所述第一螺栓与所述玻璃纤维管的一端相连；所述玻璃纤维管的另一端通过所述第二螺栓与设置在所述第二安装组件上的第二万向轴可枢转相连。

在本申请的一个实施例中，所述光纤传感器装置，还包括：主机和光纤解调仪，其中，所述主机与所述光纤解调仪相连；所述光纤解调仪分别与所述光纤位移传感器和所述光纤矢量传感器相连；所述光纤解调仪，用于分别对所述第一矢量信息和所述第二矢量信息进行解调，以生成对应的第一目标矢量和第二目标矢量；所述主机，用于根据所述第一目标矢量和所述第二目标矢量生成所述刮板输送机的移动信息。

在本申请的一个实施例中，所述主机通过网线与所述光纤解调仪相连；所述光纤解调仪通过光纤分别与所述光纤位移传感器和所述光纤矢量传感器相连。

在本申请的一个实施例中，所述主机包括单片机、微控制单元MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)和微处理器中的一种或多种。

在本申请的一个实施例中，所述光纤位移传感器和所述光纤矢量传感器分别与上位机相连。

在本申请的一个实施例中，所述光纤位移传感器与所述光纤矢量传感器串联后与上位机相连。

为达到上述目的，本申请第二方面实施例提出了一种刮板输送机，包括：本申请第一方面实施例的光纤传感器装置。

本申请实施例的刮板输送机，通过上诉光纤传感器装置能够准确地测量出刮板输送机相邻的两个刮板之间的相对运动，从而得到刮板输送机的移动信息，为测量刮板输送机直线度奠定良好的基础。

本申请附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本申请上诉的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的光纤传感器装置的结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的光纤矢量传感器的结构示意图；

图3是根据本发明另一个实施例的光纤传感器装置的结构示意图；

图4是根据本发明另一个实施例的光纤传感器装置的结构示意图；

图5是根据本发明另一个实施例的光纤矢量传感器的安装示意图；

图6是根据本发明另一个实施例的光纤传感器装置的结构示意图；

图7是根据本发明另一个实施例的光纤传感器装置的结构示意图；以及

图8是根据本发明一个实施例的刮板输送机的方框示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

下面结合附图来描述本申请实施例的光纤传感器装置和刮板输送机。

图1是根据本发明一个实施例的光纤传感器装置的结构示意图。

如图1所示，本申请实施例的光纤传感器装置100，可包括：光纤位移传感器120、光纤矢量传感器130、第一安装组件110和第二安装组件140。

其中，光纤矢量传感器130可包括至少四根光纤光栅131(图中未具体标识)和玻璃纤维管132，至少四根光纤光栅131环绕玻璃纤维管132设置，即玻璃纤维管132可为至少四根光纤光栅131的母材。光纤位移传感器120可包括主体121和位移伸缩杆122，位移伸缩杆122可伸缩且其一端与主体121的一侧相连，位移伸缩杆122的另一端与玻璃纤维管132的一端相连。主体121的另一侧与设置在第一安装组件110上的第一万向轴111可枢转相连，玻璃纤维管132的另一端与设置在第二安装组件140上的第二万向轴141可枢转相连。

需要说明的是，该实施例中所描述的至少四根光纤光栅131可通过环氧树脂铁砂粘接在玻璃纤维管132上，参见图2，当光纤矢量传感器130包括四根光纤光栅131时，四根光纤光栅131正交对称粘贴在玻璃纤维管131的外侧，即，四根光纤光栅131两两正交。当光纤矢量传感器130包括四根以上的光纤光栅131时，多根光纤光栅131可均匀环绕玻璃纤维管132设置，即，通过环氧树脂铁砂，将多根光纤光栅131等间距的粘接在玻璃纤维管132的外侧。

在本申请的一个实施例中，如图3所示，该光纤传感器装置100还可包括：第一螺栓150和第二螺栓160，其中，位移伸缩杆122的另一端通过第一螺栓150与玻璃纤维管132的一端相连，玻璃纤维管132的另一端通过第二螺栓160与设置在第二安装组件140上的第二万向轴141可枢转相连。

在本发明的其他实施例中，位移伸缩杆122的另一端还可通过其它固定件与玻璃纤维管132的一端相连，玻璃纤维管132的另一端也可通过其它固定件与设置在第二安装组件140上的第二万向轴141可枢转相连，其中，其它固定件可包括螺母、铰接件等，此处不做任何限定。

第一安装组件110和第二安装组件140，用于将光纤传感器装置100安装于刮板输送机相邻的第一刮板和第二刮板之间。

为了清楚说明上一实施例，在本申请的一个实施例中，如图4所示，第一安装组件110上设有第一安装孔112和第二安装孔113，第二安装组件140上设有第三安装孔142和第四安装孔143。其中，第一安装组件110通过第一安装孔112和第二安装孔113与第一刮板相连，第二安装组件140通过第三安装孔142和第四安装孔143与第二刮板相连。

在本申请的其他实施例中，第一安装组件110上还可设置有铰接件，第一安装组件110可通过铰接件与上述的第一刮板相连，第二安装组件140上也可设置有铰接件，第二安装组件140也可通过铰接件与上述的第二刮板相连。

具体地，相关工作人员，可将本申请的光纤传感器装置100通过其上的第一安装组件110和第二安装组件140安装于刮板输送机相邻的第一刮板和第二刮板之间，以便于该光纤传感器装置100对刮板输送机进行相关的检测工作。

需要说明的是，该实施例中所描述的刮板输送机可包括多个刮板，相关工作人员可以在每个两两相邻的刮板相之间设置一个上述的光纤传感器装置100，从而能够准确地测量出刮板输送机相邻的两个刮板之间的相对运动，进而准确地得到刮板输送机的移动信息。

光纤位移传感器120用于获取刮板输送机左右移动的第一矢量信息。

光纤矢量传感器130用于获取刮板输送机上下和/或前后移动的第二矢量信息。

具体地，参见图5，当光纤矢量传感器130包括四根光纤光栅时，该四根光纤光栅可分别为第一光纤光栅10、第二光纤光栅20、第三光纤光栅30和第四光纤光栅40，且该第一光纤光栅10、第二光纤光栅20、第三光纤光栅30和第四光纤光栅40可正交对称粘贴在玻璃纤维管131的外侧。其中，在刮板输送机工作的过程中，光纤位移传感器120可实时获取刮板输送机左右移动的第一矢量信息，光纤矢量传感器130可实时获取刮板输送机上下和/或前后移动的第二矢量信息。其中，光纤矢量传感器130向右弯曲，光纤光栅20受拉伸，光纤光栅40受挤压；光纤矢量传感器130向左弯曲，光纤光栅20受挤压，光纤光栅40受拉伸；通过对光纤光栅20波长信息和光纤光栅40波长信息做差，得到左右方向的应变矢量信息。光纤矢量传感器130向上弯曲，光纤光栅30受拉伸，光纤光栅10受挤压；光纤矢量传感器130向下弯曲，光纤光栅30受挤压，光纤光栅10受拉伸；通过对光纤光栅10波长信息和光纤光栅30波长信息做差，得到上下方向的应变矢量信息。由此，可得到正交的两个分量的应变矢量信息，即可获取刮板输送机上下和/或前后移动的第二矢量信息。

需要说明的是，上述实施例中所描述的光纤矢量传感器130可由多个(不少于四个)光纤光栅等距粘贴在玻璃纤维管131的外侧构成。由此，能够测量多个方向角度的应变矢量信息。围绕在玻璃纤维管131外侧的光纤光栅的数量越多则能够测量的方向角度越多，且获得的矢量信息(即，第二矢量信息)越精确。相关工作人员可根据实际情况和需求选择合理数量(不少于四个)的光纤光栅等距粘贴在玻璃纤维管131的外侧以构成光纤矢量传感器130。

还需要说明的是，在实际应用中，本申请的光纤传感器装置100可在上述实施例中所描述的光纤位移传感器120拉伸到半量程(即，光纤位移传感器120满量程的一半)时进行安装，一般为5cm，保证了光纤位移传感器120既能测拉伸也能测挤压，由此，可获取刮板输送机左右移动的第一矢量信息。相关工作人员可根据实际情况和需求选择不同量程的光纤位移传感器120，此处不做任何限定。

进一步地，在本申请的一个实施例中，如图6所示，该光纤传感器装置100，还可包括：主机170和光纤解调仪180，其中，主机170与光纤解调仪180相连，光纤解调仪180分别与光纤位移传感器120和光纤矢量传感器130相连，主机170可包括单片机、微控制单元MCU和微处理器中的一种或多种，此处不做任何限定。

其中，主机170可通过网线50与光纤解调仪180相连，光纤解调仪180可通过光纤60和光纤70分别与光纤位移传感器120和光纤矢量传感器130相连。

在本申请的其它实施例中，主机170也可通过光纤与光纤解调仪180相连。

参见图7，光纤位移传感器120和光纤矢量传感器130还可串联后作为一个光纤通路通过光纤80与光纤解调仪180相连。

光纤解调仪180用于分别对第一矢量信息和第二矢量信息进行解调，以生成对应的第一目标矢量和第二目标矢量。主机170用于根据第一目标矢量和第二目标矢量生成刮板输送机的移动信息。

具体地，在本申请的光纤传感器装置工作的过程中，光纤位移传感器120可实时获取刮板输送机左右移动的第一矢量信息，光纤矢量传感器130可通过内置的至少四根光纤光栅131实时获取该刮板输送机上下和/或前后移动的第二矢量信息。主机170可控制光纤解调仪180分别采集光纤位移传感器120和光纤矢量传感器130的检测信号(即，第一矢量信息和第二矢量信息)，并对该检测信号进行解调，以得到上述的第一目标矢量和第二目标矢量。然后，主机170可根据该第一目标矢量和第二目标矢量得到刮板输送机相邻的两个刮板之间的相对运动，并基于该相对运动生成该刮板输送机的移动信息。由此，能够准确地测量出刮板输送机相邻的两个刮板之间的相对运动，以生成刮板输送机的移动信息，为测量刮板输送机直线度奠定良好的基础。

进一步地，在本申请的一个实施例中，光纤位移传感器120和光纤矢量传感器130分别与上位机相连。

需要说明的是，该实施例中所描述的上位机中可包括光纤解调仪，即上位机可通过内置的光纤解调仪对光纤位移传感器120和光纤矢量传感器130获取(检测)的信号进行解调。另外，该实施例中所描述的上位机还可为刮板输送机的上位机。

在本申请的另一个实施例中，光纤位移传感器120与光纤矢量传感器130还可串联后与上位机相连。

光线位移传感器120与光纤矢量传感器130串联后形成一个光纤通路通过光纤80与上位机相连。

具体地，在本申请的光纤传感器装置工作的过程中，上位机可通过内置的光纤解调仪分别采集光纤位移传感器120和光纤矢量传感器130的检测信号(即，第一矢量信息和第二矢量信息)，并对该检测信号进行解调，以得到上述的第一目标矢量和第二目标矢量。然后，该上位机可根据该第一目标矢量和第二目标矢量得到刮板输送机相邻的两个刮板之间的相对运动，并基于该相对运动生成该刮板输送机的移动信息。

综上，本申请实施例的光纤传感器装置，通过第一安装组件和第二安装组件安装于刮板输送机相邻的第一刮板和第二刮板之间，并通过光纤位移传感器获取刮板输送机左右移动的第一矢量信息，以及通过光纤矢量传感器获取刮板输送机上下和/或前后移动的第二矢量信息，由此，能够准确地测量出刮板输送机相邻的两个刮板之间的相对运动，从而得到刮板输送机的移动信息，为测量刮板输送机直线度奠定良好的基础。

为了实现上述实施例，本申请还提出一种刮板输送机1000，如图8所示，其包括上述光纤传感器装置100。

本申请实施例的刮板输送机，通过上述光纤传感器装置，能够准确地测量出刮板输送机相邻的两个刮板之间的相对运动，从而得到刮板输送机的移动信息，为测量刮板输送机直线度奠定良好的基础。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。