[发明专利]一种高灵敏度温度补偿型光纤光栅加速度传感器

权利要求书

1.一种高灵敏度温度补偿型光纤光栅加速度传感器，其特征在于：该传感器包括立方体型的外壳（1）、固定在外壳面板上的双拱形弹性结构梁（2）、固定在双拱形弹性梁上的双光纤光栅即1#光纤光栅（5）和2#光纤光栅（6），在双拱形弹性结构梁（2）的中间设有双拱形弹性梁竖梁（22），在外壳（1）的一侧固定有刚性滑杆（8）和阻尼器（10），质量块（9）位于该刚性滑杆（8）上，并与阻尼器（10）连接，预应力弹簧（7）的一端固定在双拱形弹性梁竖梁（22）上，另一端固定在质量块（9）的一侧；

所述的立方体型的外壳（1）为光纤光栅加速度传感器的支撑结构，由刚性材料制成，不易发生形变，左右两面板设有出纤孔（11），其大小根据所用光纤的封装直径而定；

所述的双拱形弹性结构梁（2）用于使外界加速度信息转换成光纤光栅应变量，用弹性金属制成，包括双拱形弹性梁基座（21），具有两个双拱形弹性梁横梁（23），位于两个弹性拱形的横梁之间的双拱形弹性梁竖梁（22），以及贯穿于两个弹性拱形的横梁中间的双拱形弹性梁细槽及出纤微孔（24）；根据需求的传感器灵敏度和量程选择双拱形弹性结构梁（2）的厚度。

2.根据权利要求1所述的高灵敏度温度补偿型光纤光栅加速度传感器，其特征在于：所述的双拱形弹性梁基座（21）和双拱形弹性梁竖梁（22）底部中心也被细槽（24）贯穿而各有一个出纤微孔；双拱形弹性梁基座（21）上设置有四个螺纹孔（211），用来固定在外壳（1）左侧面板上，双拱形弹性梁竖梁（22）上端设置有竖梁微孔（221），便于固定预应力弹簧（7），安装时双拱形弹性结构梁（2）中间的双拱形弹性梁细槽及出纤微孔（24）和出纤微孔与外壳（1）左右面板出纤孔（11）中心在同一轴线上。

3.根据权利要求1所述的高灵敏度温度补偿型光纤光栅加速度传感器，其特征在于：所述的1#光纤光栅（5）和2#光纤光栅（6）用于将加速度信息转换成光波长变化量，所选用的光纤光栅为涂覆层为抗拉伸光纤光栅，在应力作用下其中心波长可以偏移8nm以上，并且两个光纤光栅中心相隔距离等于横梁上横梁第一拱形（231）、横梁第二拱形（232）中心之间的距离。

4.根据权利要求1所述的高灵敏度温度补偿型光纤光栅加速度传感器，其特征在于：所述的1#光纤光栅（5）和2#光纤光栅（6）安装时需施加预应力，然后利用环氧树脂胶分别于点胶点（4）固定在横梁第一拱形（231）和横梁第二拱形（232）的下面。

5.根据权利要求1所述的高灵敏度温度补偿型光纤光栅加速度传感器，其特征在于：所述的预应力弹簧（7）用于将加速度变化引起的应力变化传递给双拱形弹性结构梁（2），所述预应力弹簧（7）为高强度弹簧，在安装时处于拉伸状态，对双拱形弹性结构梁（2）提供预应力，使1#光纤光栅（5）的中心波长根据灵敏度及量程要求偏移1-4nm。

6.根据权利要求1所述的高灵敏度温度补偿型光纤光栅加速度传感器，其特征在于：所述的质量块（9）用于将加速度信息转换成应力变化，采用高密度的铜或铅材料制成，一端与预应力弹簧（7）连接在一起，另一端与固定在外壳（1）右面板上的阻尼器（10）连接在一起。

7.根据权利要求1所述的高灵敏度温度补偿型光纤光栅加速度传感器，其特征在于：所述的质量块（9）中间两侧有两个滑杆贯穿孔（91），固定在外壳右面板上的两个刚性滑杆（8）贯穿其中，使质量块（9）能在横向方向滑动，而不能旋转或在纵向和竖向移动。