[发明专利]一种光纤光栅加速度传感器及加速度检测方法

权利要求书

1.一种光纤光栅加速度传感器，其特征在于，包括底座(1)、支架(2)、弹性元件(3)、质量块(4)、光纤光栅(5)和光缆(6)，所述支架(2)设置在底座(1)上，所述弹性元件(3)前端与质量块(4)连接，所述弹性元件(3)后端与固定在支架(2)上，所述弹性元件(3)上表面设有前后走向的条形凹槽(7)，所述弹性元件(3)后端设有与条形凹槽(7)后端连通的固定槽(8)，所述光纤光栅(5)设置在条形凹槽(7)内，所述光纤光栅(5)包括光纤(28)和设置在光纤(28)上的两个光栅(29)，位于前侧的光栅(28)与条形凹槽(7)固定连接，所述光缆(6)前端通过固定机构固定在固定槽(8)内，所述光纤光栅(5)的末端与光缆(6)内光纤连接。

2.根据权利要求1所述的一种光纤光栅加速度传感器，其特征在于，所述弹性元件(3)包括前后一体的两个部分：等腰梯形部分和矩形部分，所述条形凹槽(7)沿弹性元件(3)的轴线设置。

3.根据权利要求2所述的一种光纤光栅加速度传感器，其特征在于，所述质量块(4)呈球形，所述质量块(4)的球心位于弹性元件(3)的轴线延伸线上。

4.根据权利要求3所述的一种光纤光栅加速度传感器，其特征在于，所述质量块(4)上设有沿轴向设置的螺纹孔，所述弹性元件(3)前端设有与螺纹孔匹配的螺纹杆(9)。

5.根据权利要求1所述的一种光纤光栅加速度传感器，其特征在于，还包括与底座(1)配合的外壳(11)，所述外壳(11)后侧设有供光缆(6)穿过的第一通孔。

6.根据权利要求5所述的一种光纤光栅加速度传感器，其特征在于，所述光缆(6)前端套设有密封紧固件(12)，所述密封紧固件(12)与第一通孔过盈配合。

7.根据权利要求6所述的一种光纤光栅加速度传感器，其特征在于所述密封紧固件(12)包括锁紧密封件(13)、聚四氟乙烯密封件(14)、外壳连接件(15)和光缆夹持件(16)，所述锁紧密封件(13)包括第一柱体(17)，所述第一柱体(17)前端形成有第一凸台(18)，所述第一柱体(17)沿中轴线设有供光缆通过的第二通孔，所述外壳连接件(15)包括第二柱体(17)，所述第二柱体(19)前端形成有与第一通孔过盈配合的第二凸台(20)，所述第二柱体(19)沿中轴线设有第二通孔，所述第二通孔从前至后依次包括供光缆(6)通过的第一空腔(21)、与光缆夹持件(16)匹配的第二空腔(21)、与聚四氟乙烯密封件(14)匹配的第三空腔(23)、与第一凸台(18)过盈配合的的第四空腔(24)。

8.根据权利要求1所述的一种光纤光栅加速度传感器，其特征在于，所述支架(2)呈几字形，所述支架(2)通过螺栓与底座(1)固定连接。

9.根据权利要求1所述的一种光纤光栅加速度传感器，其特征在于，两个光栅(29)之间的距离为1-1.5cm。

10.一种加速度检测方法，使用权利要求1-9中任一权利要求所述的一种光纤光栅加速度传感器，其特征在于，包括以下步骤：将光纤光栅加速度传感器固定在待测物体上，将光缆连接到光纤光栅调节仪上，光纤光栅调节仪检测光纤光栅反射的波长并将其发送到控制器，当待测物体产生加速度时，弹性元件在质量块的作用下发生形变，光纤光栅发生形变，光纤光栅反射的波长发生改变，波长改变量为Δλ，控制器根据公式：计算出加速度a，其中，Pε是光纤光栅的弹光系数，E为弹性元件的弹性模量，m为质量块质量，S为光栅截面积，λ为光纤光栅反射的波长。