[发明专利]一种耐高温双轴光纤光栅振动传感器

说明书

本发明提供了一种耐高温双轴光纤光栅振动传感器，属于传感器领域。该传感器在壳体上方的开口设置密封盖；壳体每个侧面设置光纤金属保护套管，光纤金属保护套管用螺母夹紧固定；在壳体的内部设置底座，底座上设置四个等强度悬臂梁，四个等强度悬臂梁以底座中心为原点在每个轴向两侧设置两个等强度悬臂梁，等强度悬臂梁两两相互对称的安装在底座的横轴和纵轴两个方向上，每个等强度悬臂梁的末端设置有质量块；每个等强度悬臂梁上设置一个光纤布拉格光栅，使用耐高温陶瓷胶和耐高温树脂混合胶将光纤光栅固定在等强度悬臂梁上；光纤布拉格光栅末端的光纤从光纤金属保护套管穿出。本发明结构简单，可大量串联使用，双轴测量具有良好的可靠性及稳定性。

技术领域

本发明属于光纤光栅传感技术领域，具体涉及一种耐高温双轴光纤光栅振动传感器。

背景技术

光纤振动传感技术是一种当光纤传感器受到外界干扰影响时，光纤中传输光的部分特性会改变，通过特殊的感测设备，将信号采集并分析，就能够检测光的特性变化，从而检测物体的振动情况。随着传感技术的不断发展，人们对于传感器的技术需求也在日益提高。要同时满足灵敏度高、成本低、制备工艺简单、稳定性好条件的振动传感器是不多见的。在传感检测过程中，灵敏度和稳定性是其主要的技术影响因素，而制备工艺和成本则是工业化生产过程中重要影响因素。同时兼具这些优点的振动传感器正在得到越来越多关注和青睐。

现有的光纤振动传感器结构较为复杂，在加工时需要投入较多的辅助设备和成本。现有的悬臂梁式光纤传感器大多将光纤光栅粘贴在悬臂梁的外表面。当悬臂梁一端受到外力的作用时，外表面会产生与外力有线性关系的应变。在该应变的作用下，光纤光栅的特征光中心波长也会产生线性的变化，从而达到测量外力的目的。

专利号为200510019733.0、发明名称为《可调谐匹配滤波解调的光纤光栅振动传感器》的中国发明，公开了串接在一起的两个光纤光栅，刚性地粘贴于主梁和辅梁上，主梁上粘贴的光纤光栅为解调光栅，辅梁上粘贴的光纤光栅为传感光栅，两个梁采用相同的材料制成，具有相同的热膨胀系数，解调光栅和传感光栅中心波长随温度同步漂移，因而具有自动温度补偿功能，通过匹配滤波解调的方式，检测光通过两个光纤光栅后反射光的光强变化，从而监测被测物体的振动频率、振动幅度等参数。这种光纤光栅传感器由于振动只引起一个光栅的中心波长发生漂移，只能检测一个方向的振动信号且灵敏度较低；其结构为圆柱形，使用时主梁的方向不易分辨，容易造成主梁的振动与实际物体的振动方向不一致；该专利未对梁的布置进行说明，这些因素容易引起光栅啁啾而导致传感器无法正常使用；该专利未对传感器适用温度范围进行说明。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述振动传感器的缺点，提供一种耐高温双轴光纤光栅振动传感器。

为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种耐高温双轴光纤光栅振动传感器，该传感器在壳体上方的开口设置密封盖；壳体每个侧面设置光纤金属保护套管，光纤金属保护套管用螺母夹紧固定；在壳体的内部设置底座，底座上设置四个等强度悬臂梁，四个等强度悬臂梁以底座中心为原点在每个轴向两侧设置两个等强度悬臂梁，等强度悬臂梁两两相互对称的安装在底座的横轴和纵轴两个方向上，每个等强度悬臂梁的末端设置有质量块；每个等强度悬臂梁上设置一个光纤布拉格光栅，使用耐高温陶瓷胶和耐高温树脂混合胶将光纤光栅固定在等强度悬臂梁上；光纤布拉格光栅末端的光纤从光纤金属保护套管穿出。

本发明的四个等强度悬臂梁的材料和结构参数相同。

本发明的等强度悬臂梁的空间位置为双轴对称分布，底座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，两个纵向等强度悬臂梁以原点为对称中心对称设置在底座两侧。