[发明专利]一种用于液体介质的双光纤光栅振动传感器

说明书

技术领域

本发明涉及光纤传感领域，具体涉及一种具有温度自补偿的双光纤光栅振动加速度传感器，镀金密封及防水设计，适用于液体介质中高频振动测量。

背景技术

对重大工程设备运行状态参数进行实时监测、及时识别设备的故障类型并评估其使用性能和寿命，对可能出现的灾害性故障提前预警，据此建立相应的安全预警机制，不仅可以提高设备运行的安全可靠性，还可以降低设备的运维成本。振动是设备运行状态的重要表征参数，振动测量通常包括振动的位移、速度、加速度等动态参数，加速度反映了物体振动的本质特征，从加速度信号中可以提取相关的信息诸如频率、位移等可用于评估设备的运行状态，因此，振动监测在工程领域具有良好的应用前景。

针对一些特殊的应用领域，如航空航天、石油化工、桥梁大坝、电力系统等设备的安全监测，传统的振动监测方法以电气式测量法最为成熟，但其适用范围有限，布线不便且易受电磁环境干扰，尤其不能应用于液体介质中振动的测量。

光纤光栅传感器具有抗电磁干扰、高灵敏度、大动态范围、尺寸小、易埋入、利用复用技术易实现单纤多点、组网测量等优点，为设备振动监测，尤其是液体介质中振动测量提供了新的途径。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：为解决液体介质环境振动测量问题，而提供一种具有温度自补偿的用于液体介质的双光纤光栅振动加速度传感器。

本发明所采用的技术方案是：一种用于液体介质的双光纤光栅振动传感器，其特征在于，包括：外壳、第一光纤光栅、第二光纤光栅、传输光纤、质量块、L型悬臂梁、弹簧片、支撑紧固件；所述第一光纤光栅和第二光纤光栅串联，并分别通过L型悬臂梁的一端与外壳连接，L型悬臂梁的另一端与质量块连接，L型悬臂梁通过弹簧片固定在外壳上。

如上所述的用于液体介质的双光纤光栅振动传感器，其特征在于，所述第一光纤光栅和第二光纤光栅连接在外壳和L型悬臂梁之间并施以预应力。由此带来的技术效果是：使光纤光栅在其轴线上始终受均匀应力的作用，避免其反射峰的展宽，以获得较大的测量范围。

如上所述的用于液体介质的双光纤光栅振动传感器，其特征在于，所述L型悬臂梁端面为矩形结构，其宽度远大于厚度。由此带来的技术效果是：具有较大的抗弯刚度，以减小横轴串扰。

如上所述的用于液体介质的双光纤光栅振动传感器，其特征在于，所述弹簧片可提供一定的过载保护。由此带来的技术效果是：避免传感器因外界激励过大超量程而致使器件损坏，同时可消除传感器的横轴串扰问题。

如上所述的用于液体介质的双光纤光栅振动传感器，其特征在于，所述双光纤光栅振动传感器采用两支光纤光栅串连，组成双光栅结构，测量一个维度上的振动。由此带来的技术效果是：该结构不仅可实现温度的自动补偿，而且还可以获得比单光栅更高的灵敏度和工作频段。

如上所述的用于液体介质的双光纤光栅振动传感器，其特征在于，所述三组双光纤光栅振动传感器组合成三轴结构，可实现三维振动加速度的测量。

如上所述的用于液体介质的双光纤光栅振动传感器，其特征在于，所述双光纤光栅振动传感器采用金属外壳封装并镀金处理，实现防水及密封。由此带来的技术效果是：避免液体介质阻尼对双光纤光栅振动传感器传感性能的影响。

如上所述的用于液体介质的双光纤光栅振动传感器，其特征在于，所述多支光纤光栅传感器利用波分/空分混合复用技术组成光纤光栅传感网络。由此带来的技术效果是：可最大限度利用解调系统每通道的承载能力，节约布线安装成本以及系统成本。

本发明的有益效果是：具有温度自补偿的用于液体介质的双光纤光栅振动加速度传感器，不仅自动消除了外界温度等环境因素变化的影响，还提高了光纤光栅加速度传感器用于振动测量的检测灵敏度和工作频带；镀金密封及防水设计，适用于液体介质中高频振动测量；光纤光栅的波分/空分混合复用，为三维振动加速度测量及组网测量打下了基础。

附图说明

图1为本发明实施例的双光纤光栅振动传感器结构示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样在本申请所列权利要求书限定范围之内。

附图中符号说明：1-外壳、2-第一光纤光栅、3-第二光纤光栅、4-传输光纤、5-质量块、6-L型悬臂梁、7-弹簧片、8-支撑紧固件。