[发明专利]一种阻尼可调全光纤加速度微震监测传感器探头

说明书

本发明涉及光纤传感和微震监测技术领域，具体涉及一种阻尼可调全光纤加速度微震监测传感器探头。该传感器探头包括传感探头外壳、参考臂弹性体、传感臂弹性体、质量块基座、调节螺母、阻尼环、传感探头顶盖；光纤耦合器连接的入射光纤、反射光纤、参考臂光纤、传感臂光纤与参考臂反射镜、传感臂反射镜构成完整的传感光路；激光光源传输至传感探头，传感探头内携带震动信息的信号光与参考光在光纤耦合器处发生干涉，经反射光纤传输至信号解调仪，恢复待测微震信号。本发明保证传感器高灵敏的同时引入阻尼可调技术，使传感器谐振频率处灵敏度降低，使频响曲线更平坦，扩展探测频宽，改善其幅频和相频特性，可无损获取微震信号。

技术领域

本发明涉及光纤传感和微震监测技术领域，尤其涉及一种阻尼可调全光纤加速度微震监测传感器探头。

背景技术

随着光电子技术和光纤技术的不断发展，以光纤作为传输元件的光纤通信技术和以光纤作为敏感元件的光纤传感技术得到迅速发展。用于加速度、位移、应力等物理量测量的光纤传感器日益兴起，相对于与传统压电、超声等传感器，光纤传感器有显著优点：质量轻、尺寸小；动态范围大，工作频带宽；无源性、抗电磁干扰，可应用于高温高压、易燃易爆等恶劣环境；易复用和形成传感网络；易实现实时、在线、分布式传感等。其已广泛应用于大型建筑物健康、矿山边坡、周界安全等监测领域，特别是在煤矿安全领域应用广泛。

我国煤与瓦斯突出灾难事故频发，煤与瓦斯突出机理及灾害预警防治已成为国内外专家学者研究的热点和难点，微破裂扩展及其微震活动是煤与瓦斯突出灾害前兆。传统微震监测系统前端均为电学加速度传感器，本质不安全，且检测精度较低频带窄，无法实现微弱信号的高灵敏拾取。光纤加速度传感器前置探头本质安全，且灵敏度高频带宽，可解决上述不足，已成为微震监测领域的发展趋势。

公开号为CN 105277739 A的专利申请公开了一种应变悬臂光纤加速度传感器及其制备方法，通过采用多个应变悬臂以及质量块的组合，可以在一个传感器中实现多维度的加速度探测。该传感器结构复杂，属强度调制，检测灵敏度低。

公开号为CN 107143601 A的专利申请公开了一种液体阻尼器，在筒内灌入阻尼液，阻尼液的流动耗能产生阻尼作用，在航空、航天以及机械等低频高振幅场合广泛应用。但在高于200Hz的微振动激励下，流体自身压缩不流动而无法耗能，阻尼较小。

公开号为CN 108278320 A的专利申请公开了一种磁流变阻尼器复合工作模式大出力方法及阻尼器，活塞克服轴向和周向的双重阻尼，复合了两种磁流变阻尼器典型工作模式，活塞外周表面的滞磁圈增加阻尼通道的有效长度。但存在结构复杂，滞磁圈等磁性物体更不适用于煤矿高电磁环境的不足。

因此，需要发明一种检测灵敏度高，适用于煤矿高电磁环境的传感器。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种阻尼可调全光纤加速度微震监测传感器探头，该探头可以使传感器谐振频率处灵敏度降低，使频响曲线更平坦，扩展探测频宽，改善其幅频和相频特性，可无损获取微震信号，特别适用于煤矿高电磁环境。

本发明解决上述技术问题的方案是：

一种阻尼可调全光纤加速度微震监测传感器探头，其特征在于：该传感器探头由圆筒状的传感探头外壳、传感探头顶盖、位于所述的传感探头外壳内部且与其同心并由其底部向上依次固定连接的传感臂弹性体、阻尼调节装置、参考臂弹性体以及光纤耦合器、由所述的传感探头顶盖设有的光纤导入口引入传感探头并与光纤耦合器相连接的入射光纤和反射光纤、由光纤耦合器引出的参考臂光纤和传感臂光纤和参考臂反射镜、传感臂反射镜组成；

其中，所述的传感探头外壳和所述的传感探头顶盖通过螺纹连接形成一密闭腔体；所述的光纤导入口由玻璃胶或硅胶密封；