[发明专利]振弦式宽频光纤激光器振动传感器及其应用

权利要求书

1.一种振弦式宽频光纤激光器振动传感器，包括内部为方槽的基座（01），其特征在于：所述基座（01）的一端内侧壁上耦合有振弦（02），基座（01）的另一端外侧穿设固定有连杆（05），连杆（05）在基座（01）的内侧与膜片（04）的一端耦合，膜片（04）的另一端与振弦（02）的端部耦合；振弦（02）的上表面上贴附有光纤激光器（03），连杆（05）上安装有紧定螺帽（06）。

2.根据权利要求1所述的振弦式宽频光纤激光器振动传感器，其特征在于：所述基座（01）为内部为方槽的金属结构，并在两端开有通孔，基座（01）耦合在被测物体表面；振弦（02）为金属圆柱结构，穿过基座（01）一端的通孔，并与基座（01）内侧壁耦合。

3.根据权利要求1所述的振弦式宽频光纤激光器振动传感器，其特征在于：所述基座（01）和振弦（02）均为低膨胀系数合金材料，且振弦（02）的膨胀系数与石英相近；连杆（05）为高膨胀系数合金材料。

4.根据权利要求1所述的振弦式宽频光纤激光器振动传感器，其特征在于：所述振弦（02）包括振弦杆本体（201）和温度补偿体（202），振弦杆本体（201）在端部开有台阶，温度补偿体（202）耦合在振弦杆本体（201）的台阶位置，光纤激光器（03）的两端分别与振弦杆本体（201）和温度补偿体（202）耦合。

5.根据权利要求3所述的振弦式宽频光纤激光器振动传感器，其特征在于：所述基座（01）为钛合金或因瓦合金材料，振弦（02）为因瓦合金材料，连杆（05）为不锈钢材料，膜片（04）为长方形不锈钢薄片。

6.根据权利要求4所述的振弦式宽频光纤激光器振动传感器，其特征在于：所述振弦杆本体（201）与温度补偿体（202）的耦合方式为焊接，温度补偿体（202）为不锈钢块，光纤激光器（03）分别与振弦杆本体（201）和温度补偿体（202）的环氧胶粘结或低温焊料焊接耦合。

7.根据权利要求1或4所述的振弦式宽频光纤激光器振动传感器，其特征在于：设振弦杆本体（201）的长度为l₂，线膨胀系数为α₂，温度补偿体（202）的长度为l₄，线膨胀系数为α₄，光纤激光器（03）的两耦合点（301）之间的长度为l₅，线膨胀系数为α₅上述长度关系应满足。

8.根据权利要求1所述的振弦式宽频光纤激光器振动传感器在改变谐振频率上的应用，其特征在于：通过拧紧紧定螺帽（06），改变振弦（02）的预紧力，进而调整振弦（02）的谐振频率。

9.根据权利要求1所述的振弦式宽频光纤激光器振动传感器在检测振弦预紧力上的应用，其特征在于：光纤激光器（03）连接光纤环形器（702）的出光端，光纤环形器（702）并联连接宽带光源（701）和波长计（703），通过波长计（703）检测光纤激光器（03）的波长，且光纤激光器（03）的波长与振弦（02）预紧力成正比，从而通过标定实现振弦（02）预紧力的检测。

10.根据权利要求1所述的振弦式宽频光纤激光器振动传感器在检测振动信号上的应用，其特征在于：光纤激光器（03）连接光纤波分复用器（802）的出光端，光纤波分复用器（802）并联连接激光泵浦（801）和动态波长解调仪（803），动态波长调节仪（803）检测光纤激光器（03）发出激光的波长扰动，该波长扰动的幅度与振动信号的加速度幅度成正比，从而通过标定实现振动信号的检测。