[发明专利]一种光纤光栅加速度传感器及其制作方法

权利要求书

1.一种光纤光栅加速度传感器，其特征在于，包括质量块、弹簧、光纤光栅以及固定底板，所述质量块与固定底板上均开有安装槽和光纤通孔，所述安装槽分别位于质量块下表面与固定底板上表面的边沿位置，所述光纤通孔位于质量块与固定底板的中心位置，且质量块上表面与固定底板下表面的光纤通孔处分别开有填胶槽；所述弹簧两端分别安装固定在质量块与固定底板的安装槽上；所述光纤光栅位于弹簧的内部且其尾纤部分从质量块和固定底板的光纤通孔中引出，所述填胶槽内灌设有密封胶将光纤光栅两端与质量块和底板固定。

2.如权利要求1所述的光纤光栅加速度传感器，其特征在于，所述质量块、弹簧、光纤光栅外设有套筒，使得质量块与弹簧仅沿套筒轴线方向振动，所述套筒上端与顶盖固定相连，所述套筒下端与固定底板相连；所述顶盖中心开设有光纤通孔，所述光纤光栅的尾纤由顶盖中心处的光纤通孔引出，并与外部高速波长解调单元相连。

3.如权利要求2所述的光纤光栅加速度传感器，其特征在于，所述弹簧由碳素弹簧钢丝绕制而成，所述质量块的形状为圆柱体，材料为黄铜。

4.如权利要求3所述的光纤光栅加速度传感器，其特征在于，所述圆柱体质量块的直径为12mm、厚度为6mm；所述套筒内径为14mm、外径为18mm、高度为30mm；所述碳素弹簧钢丝直径为1.6mm，弹簧中径为8mm，自由高度为18mm，有效圈数为5.5圈，弹簧刚度为23N/mm。

5.如权利要求1所述的光纤光栅加速度传感器，其特征在于，所述光纤光栅包括普通单模光纤，所述普通单模光纤上刻有切趾光栅，所述切趾光栅具有裸露包层，所述裸露包层的长度为20～30mm。

6.如权利要求1所述的光纤光栅加速度传感器，其特征在于，所述安装槽的形状为圆环形，其内径为6mm、外径为10mm、深度为1mm。

7.如权利要求1所述的光纤光栅加速度传感器，其特征在于，所述光纤通孔直径为1mm，所述填胶槽的直径为5mm、深度为1.5mm。

8.一种光纤光栅加速度传感器的制作方法，其特征在于，所述光纤光栅加速度传感器为权利要求2所述的光纤光栅加速度传感器，所述制作方法包括如下步骤：

首先将弹簧的两端分别安装在质量块与固定底板的安装槽上，并在安装槽处灌入密封胶进行固化；

然后将光纤光栅的尾纤，由下向上依次穿过固定底板、质量块的光纤通孔，使得光纤光栅中心大致位于弹簧的中心位置，并在固定底板、质量块的填胶槽处灌入密封胶进行固化，使得光纤光栅的两端与质量块和固定底板固定连接，从而整体形成一个光纤光栅弹簧振子结构；

接着剪去固定底板下端多余的光纤部分，将顶盖和套筒上端相连，构成光纤光栅加速度传感器外壳；最后将光纤光栅的尾纤，从顶盖的光纤通孔中引出，并将上述光纤光栅弹簧振子装入传感器外壳内，将套筒下端与固定底板相连，从而完成整个光纤光栅加速度传感器的制作。

9.如权利要求8所述的光纤光栅加速度传感器的制作方法，其特征在于，所述密封胶为环氧密封胶，在固化过程中，光纤光栅始终加载有预应变，固化温度为80℃，固化时间为30分钟。

10.如权利要求8所述的光纤光栅加速度传感器的制作方法，其特征在于，所述顶盖通过螺纹方式拧入到套筒内，所述套筒下端也通过螺纹与固定底板连接，所述螺纹上均匀涂覆有螺纹紧固胶。