[发明专利]一种耐高温双轴光纤光栅振动传感器

权利要求书

1.一种耐高温双轴光纤光栅振动传感器，包括密封盖螺母(1)、密封盖(2)、质量块(3)、传感光纤光栅尾纤(4)、传感光纤光栅栅区(5)、等强度悬臂梁(6)、纵向等强度悬臂梁固定螺母(7)、连接光纤(8)、壳体(9)、光纤保护套固定螺母(10)、光纤保护套(11)、传感器固定螺母(12)、底座(13)和横向等强度悬臂梁固定螺母(14)；底座(13)上分别在横向和纵向设置等强度悬臂梁(6)；等强度悬臂梁(6)的固定端固定在壳体(9)内底座(13)上，等强度悬臂梁(6)的自由端设置有质量块(3)；传感光纤光栅栅区(5)设置在等强度悬臂梁(6)的梁臂表面；其特征在于：

四个所述 等强度悬臂梁(6)的材料和结构参数相同；

所述等强度悬臂梁(6)的空间位置为双轴对称分布，底座(13)上表面的中心为原点，水平方向为横轴，垂直方向为纵轴，两个横向设置的等强度悬臂梁以原点为对称中心设置在底座两侧，两个纵向设置的等强度悬臂梁以原点为对称中心对称设置在底座两侧；

传感光纤光栅栅区(5)包括横向传感光纤光栅栅区和纵向传感光纤光栅栅区，所述传感光纤光栅栅区粘贴位置为横向传感光纤光栅栅区的轴向与横轴重合，纵向传感光纤光栅栅区的轴向与纵轴重合，横向设置的等强度悬臂梁固定端底边中线与横轴重合，纵向设置的等强度悬臂梁固定端底边中线与纵轴重合，将横向传感光纤光栅栅区粘贴在横向等强度悬臂梁固定端底边中线上，将纵向传感光纤光栅栅区粘贴在纵向等强度悬臂梁固定端底边中线上，使用胶水将传感光纤光栅栅区粘贴在等强度悬臂梁表面；

等强度悬臂梁(6)采用高弹性合金制成，等强度悬臂梁(6)的厚度为0.5mm、自由端的宽度为2mm、固定端的宽度为15mm、长度为20mm，质量块(3)的半径是5mm，厚度是3mm；

使用时，将该传感器安装在被测物体上，当被测物体发生振动时，引起壳体(9)内每个方向上质量块(3)的振动，在质量块(3)的惯性力作用下，等强度悬臂梁(6)的表面产生拉伸和压缩，使得粘贴在等强度悬臂梁(6)外表面上的传感光纤光栅栅区(5)产生应变，最终引起每个方向上安装在底座(13)两侧的每个传感光纤光栅栅区(5)中心波长的漂移，导致每个光纤光栅反射波长发生周期性的重叠，引起反射光强也发生周期性的变化；通过对反射光强的变化幅度和频率进行检测，从而检测出被测物体两个方向上的振动幅度和频率；

另外，由于质量块(3)的质量将对耐高温双轴光纤光栅振动传感器的灵敏度和自振频率产生显著的影响，故可以通过调节质量块(3)的质量来改变传感器的灵敏度和自振频率，等强度悬臂梁(6)的刚度同样可以决定传感器的灵敏度和自振频率，故改变等强度悬臂梁(6)的材料和结构参数亦可以改变传感器的灵敏度和自振频率，耐高温双轴光纤光栅振动传感器通过调节质量块(3)的质量或改变等强度悬臂梁(6)的材料和结构参数来改变耐高温双轴光纤光栅振动传感器的灵敏度和自振频率。

2.根据权利要求1所述的一种耐高温双轴光纤光栅振动传感器，其特征在于：光纤光栅振动传感器的粘贴方式采取栅区两侧用耐高温陶瓷胶粘贴固定，栅区用耐高温树脂混合胶粘贴，粘贴在同一方向的两个传感光纤光栅串接在一起，两个传感光纤光栅的尾纤从其栅区的轴向方向两端的金属保护套管输出。

3.根据权利要求1所述的一种耐高温双轴光纤光栅振动传感器，其特征在于：横向传感光纤光栅栅区中心波长相同，纵向传感光纤光栅栅区中心波长相同，横向传感光纤光栅栅区与纵向传感光纤光栅栅区中心波长不同。

4.根据权利要求1所述的一种耐高温双轴光纤光栅振动传感器，其特征在于：传感光纤光栅栅区(5)使用光纤飞秒激光器逐点法刻写，栅区长度是4.7mm，反射率大于75％，3dB带宽大于0.365nm，传感光纤光栅的涂覆层使用聚酰亚胺涂覆。