[实用新型]光纤光栅高灵敏度横向加速度测试装置

说明书

本实用新型提供了光纤光栅高灵敏度横向加速度测试装置，涉及横向振动监测技术领域。该装置包括一个外框，外框内设有能随被测对象水平振动而相对于铅垂面左右往复摆动的自重式摆锤，在自重式摆锤摆动的两个侧边各固定有一根与外框固定的光纤光栅，两根光纤光栅均通过光纤与光纤光栅测试仪连接；当被测对象水平振动时，利用两根光纤光栅的应变增加量和应变减小量与加速度之间的函数关系与计算方法，实现被测对象横向加速度的测试。该装置结构简单、易于制作、灵敏度高，纵向抑制比高，仅对横向加速度敏感，可以方便地实现被测对象横向加速度的高精度测试。

技术领域

本实用新型涉及横向振动监测技术领域，更具体地说是一种光纤光栅高灵敏度横向加速度测试装置。

背景技术

在土木工程结构安全监测等领域，振动监测十分普遍且尤为重要，而振动监测需要依靠加速度传感器。

虽然传统的电学加速度传感器(一般包括压阻式加速度传感器，压电式加速度传感器，电容式加速度传感器等)发展了很长时间，技术也比较成熟，但却有很多的局限性，比如容易受到电磁干扰，不能长距离传输，大面积复用成本较高，容易受水汽侵蚀而腐蚀等。光纤传感技术的出现为解决这些难题提供了可能性。

目前，基于波长调制型光纤振动传感器以布喇格光纤光栅加速度传感器最为常见，它具有抗电磁干扰，可远距离传输，易于组网等显著特点。布喇格光纤光栅加速度传感器结构大多采用梁式(简支梁、悬臂梁、异型梁等)结构。由于其结构本身的特点，大多数布喇格光纤光栅加速度传感器用于垂向加速度测试，研究多侧重于纵向曾敏，同时抑制其横向加速度灵敏度(如专利 CN205246695U，仅对纵向振动有响应，横向抑制比高)，鲜有涉及横向加速度曾敏研究。虽然部分光纤光栅加速度传感器可以通过转置安装的方式进行测试，但是转置使用会出现零点漂移，稳定性变差，致使监测精度差，不能满足使用要求。

在边坡危岩落石定位、地震监测等领域，横向震动监测分析及其对精度的要求尤为重要和严格，目前尚无高精度的方法和装置，这成为制约横向震动高精度高灵敏度工程结构安全监测的一个瓶颈。因此，研制一种横向高灵敏度加速度测试方法及其装置非常需要和急需。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供光纤光栅高灵敏度横向加速度测试装置，解决了现有光纤光栅传感器无法精确测试横向加速的问题。其测试装置结构简单、易于制作、灵敏度高，纵向抑制比高，仅对横向加速度敏感，可以方便地实现被测对象横向加速度的高精度测试。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

光纤光栅高灵敏度横向加速度测试装置，其特征在于，该装置包括一个外框，外框内设有能随被测对象水平振动而相对于铅垂面左右往复摆动的自重式摆锤，在自重式摆锤摆动的两个侧边各固定有一根与外框固定的光纤光栅，两根光纤光栅均通过光纤与光纤光栅测试仪连接；当被测对象水平振动时，利用两根光纤光栅的应变增加量和应变减小量与加速度之间的函数关系与计算方法，实现被测对象横向加速度的测试。

优选的，外框设有一个能固定在被测水平振动对象上的水平底下框和上框，还包括2个竖框，2个竖框上同一水平摆动中轴线位置相对设有两个顶尖，两个顶尖分别与摆锤两侧的两个锥形盲孔自由转动配合，与自重式摆锤摆动的两个侧边固定的两根光纤光栅的另一端与上框固定并通过孔穿过上框；当自重式摆锤向下呈垂直静止状态时，两根光纤光栅呈竖直平行式；光纤光栅测试仪1 与该两根光纤光栅通过光纤连接。

进一步的，所述的光纤光栅与摆锤侧边固定的一端可以延长并通过孔穿出外框。

优选的，所述的顶尖设有水平方向可调式结构。

优选的，所述的可调式结构为：顶尖后部设有与两个竖框上的螺纹孔相配合的外螺纹。

优选的，所述的自重式摆锤的顶部为半圆柱形顶部。