[发明专利]一种光纤光栅传感器

说明书

技术领域

本发明涉及使用光纤光栅进行测量的技术领域，具体地涉及一种光纤光栅传感器。

背景技术

在目前的用于测量振动/位移/速度/加速度的传感器市场上，主要以利用电磁技术的传感器为主。但电磁场会产生干扰信号，可能会干扰其它设备、尤其是通信设备的运行，这使得电磁传感器不适合在诸如铁路领域的某些重要场合中应用。为了避免电磁信号对使用者的影响，近十几年来发展出了利用光进行测量及传输的光纤振动传感器。由于采用了光纤技术，光纤传感器灵敏、稳定且使用寿命长，因此受到业内广泛的欢迎。但由于光纤拉伸能力有限，目前的光纤光栅传感器主要应用在桥梁、建筑上，用来测量建筑的微小变化或微小振动。

例如，中国专利申请CN101982740A公开了一种具有悬臂梁结构的光纤光栅传感器，其中为了减少剧烈振动对光纤光栅的损伤（如崩断）而使用了限位柱结构。但是限位柱结构的使用限制了振动的测量范围，使得该传感器仅适用于测量较小的振动。

又例如，中国专利申请CN1587946A介绍了一种通过检测振动时的光反射功率与平衡时的反射功率来检测微小振动的传感器。通过该传感器，虽然可以从设计上避免光纤的任何损伤，但这种设计也是仅适用于微弱的振动。

再例如，中国专利申请CN101285847A公开了一种对温度不灵敏的光纤光栅传感器，它采用弹簧来补偿外界温度对布拉格光栅波长漂移的影响。但是该光纤光栅传感器测量振动的频率范围有限，虽然可以很灵敏，但不适用于振动频率很高的测量。

发明内容

基于现有技术的不足，本发明提出了一种新型的光纤光栅传感器。

根据本发明的一个方面，提供一种光纤光栅传感器，其包括：

支架；

L型臂架，其包括结合在一起形成L型的竖臂和横臂，其中所述L型臂架通过竖臂上的枢接点枢轴地连接到所述支架，使得所述L型臂架能够围绕所述枢接点相对于所述支架转动，并且其中所述横臂配置有可调节质块，其中所述可调节质块在所述横臂上的位置可调以改变所述可调节质块到所述竖臂的距离，以及/或者其中所述可调节质块的质量能够被增加或减小；以及

光纤光栅，所述光纤光栅的光纤在第一固定点处被固定到所述支架并在第二固定点处被固定到所述L型臂架的竖臂，其中所述光纤光栅的光栅结构位于第一固定点和第二固定点之间。

根据本发明的一个实施例，所述光纤光栅传感器还包括弹性部件，所述弹性部件的一端固定到所述支架，另一端与所述L型臂架的竖臂相结合以对所述竖臂施加弹力，使得所述光栅结构由于所述弹力而具有一定的预形变量。

根据本发明的一个实施例，所述光纤光栅传感器还包括用于调节所述弹力的大小从而调节所述预形变量的调节装置。

根据本发明的一个实施例，所述弹性部件布置在所述支架的通孔中。

根据本发明的一个实施例，所述弹性部件为弹簧。

根据本发明的一个实施例，所述弹性部件为弹簧，并且所述调节装置为沿弹簧伸缩方向插入所述弹簧中的螺钉，其中通过改变所述螺钉插入所述弹簧中的长度来改变所述弹力的大小。

根据本发明的一个实施例，所述螺钉具有可旋转手柄，其中通过旋转所述手柄来改变所述螺钉插入所述弹簧中的长度。

根据本发明的一个实施例，所述光纤光栅传感器还包括用于容纳所述光纤光栅传感器的各组件的外壳。

根据本发明的一个实施例，所述外壳被用橡胶密封。

根据本发明的一个实施例，所述外壳内灌注有硅油。

根据本发明的一个实施例，所述光纤光栅的光纤被配置为从所述外壳的两侧穿出。

根据本发明的一个实施例，所述可调节质块能够沿着所述横臂的长度方向滑动。

根据本发明的一个实施例，所述横臂具有沿所述横臂的长度方向的滑轨，所述可调节质块能够沿着所述滑轨滑动。

根据本发明的上述方面和实施例的光纤光栅传感器至少具有以下优点中的一个或多个：能够测量剧烈的振动；频响范围广；能够根据不同的振动而调整传感器的响应强度及频率；具有可灵活调节的光纤光栅预拉伸量、灵敏度。由于具有上述优点中的一个或多个，根据本发明的光纤光栅传感器适用于多种振动环境中。

附图说明

图1示出根据本发明的一个实施例的光纤光栅传感器的结构示意图；

图2示出根据本发明的另一实施例的光纤光栅传感器的结构示意图；

图3示出根据本发明的又一实施例的光纤光栅传感器的结构示意图；