[发明专利]一种光纤光栅加速度传感器及加速度检测方法

说明书

本发明公开了一种光纤光栅加速度传感器及加速度检测方法。该传感器包括底座、支架、弹性元件、质量块、光纤光栅和光缆，所述支架设置在底座上，所述弹性元件前端与质量块连接，所述弹性元件后端与固定在支架上，所述弹性元件上表面设有前后走向的条形凹槽，所述弹性元件后端设有与条形凹槽后端连通的固定槽，所述光纤光栅设置在条形凹槽内，所述光纤光栅包括光纤和设置在光纤上的两个光栅，位于前侧的光栅与条形凹槽固定连接，所述光缆前端通过固定机构固定在固定槽内，所述光纤光栅的末端与光缆内光纤连接。本发明抗电磁干扰、信号传输距离远、灵敏度高、寿命长。

技术领域

本发明涉及加速度传感器技术领域，尤其涉及一种光纤光栅加速度传感器及加速度检测方法。

背景技术

加速度传感器为能感受加速度并转换成可用输出信号的传感器，通常由质量块、阻尼器、弹性元件、敏感元件和适调电路等部分组成。传感器在加速过程中，通过对质量块所受惯性力的测量，利用牛顿第二定律获得加速度值。根据传感器敏感元件的不同，常见的加速度传感器包括电容式、电感式、应变式、压阻式、压电式等。

传统的加速度传感器大多以电信号传输为主，有受到外界电磁干扰风险，而且使用寿命有限。在大型建筑结构健康监测中，有很多传感点需要预埋或布设在受限空间内，更换不便，要求传感器使用寿命尽量满足建筑的全寿命周期，但传统传感器寿命无法达到。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提供了一种不受电磁干扰、寿命较长的光纤光栅加速度传感器及加速度检测方法。

为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明的一种光纤光栅加速度传感器，包括底座、支架、弹性元件、质量块、光纤光栅和光缆，所述支架设置在底座上，所述弹性元件前端与质量块连接，所述弹性元件后端与固定在支架上，所述弹性元件上表面设有前后走向的条形凹槽，所述弹性元件后端设有与条形凹槽后端连通的固定槽，所述光纤光栅设置在条形凹槽内，所述光纤光栅包括光纤和设置在光纤上的两个光栅，位于前侧的光栅与条形凹槽固定连接，所述光缆前端通过固定机构固定在固定槽内，所述光纤光栅的末端与光缆内光纤连接。

在本方案中，使用时，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。当待测物体产生加速度时，质量块在外力的作用下带动弹性元件发生形变，在弹性元件上的光纤光栅发生形变，从而使光纤光栅的光栅常数发生改变，达到改变输出波长的目的，这样通过测量光纤光栅输出波长的漂移量就可以得到所测的加速度的具体值。

作为优选，所述弹性元件包括前后一体的两个部分：等腰梯形部分和矩形部分，所述条形凹槽沿弹性元件的轴线设置。弹性元件采用65Mn弹簧钢制成。

作为优选，所述质量块呈球形，所述质量块的球心位于弹性元件的轴线延伸线上。质量块为铅质圆球。

作为优选，所述质量块上设有沿轴向设置的螺纹孔，所述弹性元件前端设有与螺纹孔匹配的螺纹杆。质量块与弹性元件螺纹连接。

作为优选，所述固定槽的横截面呈半圆形，所述固定机构包括固定片，所述固定片中部向上拱起呈半圆形，所述固定片两端通过螺钉与支架固定连接。将光缆放在固定槽内，扣上固定片，将固定片与支架通过螺钉连接，从而将光缆固定住。

作为优选，所述一种光纤光栅加速度传感器还包括与底座配合的外壳，所述外壳后侧设有供光缆穿过的第一通孔。外壳保护其内的元件免受外界环境干扰。

作为优选，所述光缆前端套设有密封紧固件，所述密封紧固件与第一通孔过盈配合。将光缆与外壳固定，使其不能自由移动，同时进行密封，使外壳内处于封闭状态。