[发明专利]一种新型光纤光栅振动加速度传感器

说明书

技术领域

本发明涉及光纤光栅振动加速度传感领域，尤其涉及一种新型光纤光栅振 动加速度传感器。

背景技术

随着光纤传感技术的发展，光纤光栅传感器以其抗电磁干扰、耐腐蚀、高 绝缘性、测量范围广、便于复用成网等优点，在土木工程、航空航天、石油化 工、电力、医疗、船舶工业等领域获得了广泛应用。当机械振动产生的应变波 作用到光纤光栅上时，将引起光纤光栅的光学参数的变化，从而引起光纤光栅 中心波长的变化；通过光纤光栅解调设备，可将中心波长的变化转换为光功率 的变化，通过检测光功率的变化，就可实现机械振动的检测；测量振动加速度 是振动监测常用的一种方法，目前，由于悬臂梁具有结构简单、性能稳定的特 点，所用光纤光栅加速度传感器多采用悬臂梁结构；但由于固有频率的影响， 采用悬臂梁结构的光纤光栅振动传感器的频带都比较窄，同时，悬臂梁结构一 般体积较大，限制了其在许多领域的应用。除悬臂梁结构的光纤光栅加速度传 感器外，研究人员还提出了光纤光栅传感器其他结构的封装形式，但存在频带 窄、体积大、温度影响大等问题，不利于使用。

新型光纤光栅振动加速度传感器具有体积小、封装稳固、传感器频带宽， 便于安装使用的特点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于测量机械振动加速度的光纤光栅加速度传 感器，通过测量光纤光栅反射的光功率的变化实现机械振动加速度的测量，解 决现有振动传感器频带窄，体积大，受温度影响等问题。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是，新型光纤光栅振动加速度 传感器，包括弹性传感体、光纤光栅，所述弹性传感体上半部分设有一个圆孔， 圆孔内安装传感光纤光栅并定位固定，在弹性传感体下半部分设有螺孔，螺孔 内旋入螺柱，螺柱另一端旋入被测物体并组成刚体连接。

圆孔和螺孔之间不通透，圆孔和螺孔的孔中心与圆柱形弹性传感体的本体 中心线重合。

圆孔直径2mm、深20mm，传感光纤光栅沿圆孔中心线安放并置于圆孔内 的底部，其顶端中心位于圆孔中心处，利用环氧树脂胶将传感光纤光栅定位并 固定。

螺孔的直径为5mm，深8mm。

传感光纤光栅为光纤布拉格光栅。

本发明的光纤光栅振动加速度传感器，由于利用光纤布拉格光栅作为传感 器件，当振动产生的应变波通过弹性传感体作用到嵌入其中的光纤布拉格光栅 上时，应变波会与光纤布拉格光栅中的光波发生耦合，从而引起光纤布拉格光 栅光学参数的变化，导致光纤布拉格光栅中心波长发生变化，通过波长解调系 统解调中心波长的变化，将中心波长的变化转换为光功率的变化，即可实现高 精度振动加速度的传感。

附图说明

图1是本发明的光纤光栅振动加速度传感器的结构示意图。

在图中：

1—弹性传感体、2—圆孔、3—传感光纤光栅、4—螺孔、5—宽谱光源 6—第一环形器、7—第二环形器、8—匹配光纤光栅、9—光电检测器、 10—数据采集设备；

图2是本发明的光纤光栅振动加速度传感器固定在被测物体上的示意图。

在图中：

11—螺柱、12—被测物体。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的光纤光栅振动加速度传感器做出详细说 明。

本发明提供的光纤光栅振动加速度传感器是由弹性传感体1和嵌在弹性传 感体中的传感光纤光栅3构成的，传感光纤光栅3采用环氧树脂胶固定，弹性 传感体1底面中央开有螺孔4，用于将弹性传感体固定在被测物体12上。

图1给出了本发明提供的光纤光栅振动加速度传感器具体结构，光纤光栅 振动加速度传感器包括有弹性传感体1，弹性传感体1的最佳实施例为圆柱形， 其直径为20mm、高30mm；在弹性传感体1上半部分设有一个圆孔2，圆孔2 内安装传感光纤光栅3并定位固定，将传感光纤光栅3垂直于弹性传感体上表 面放入圆孔2中，且传感光纤光栅3处于圆孔2的最底部，垂直方向上与圆孔 2的中心线重合，其顶端位于圆孔2中心处，与传感光纤光栅3相连的光纤暴露 在圆孔2的外部。

在弹性传感体1下半部分设有螺孔4，螺孔4内旋入螺柱11，螺柱11的另 一端旋入被测物体12并组成刚体连接。

圆孔2和螺孔4之间不通透，圆孔2和螺孔4的孔中心与圆柱形弹性传感 体1的本体中心线重合。