[发明专利]一种基于空腔的反射型振动传感器

说明书

本发明涉及振动探测领域，具体提供了一种基于空腔的反射型振动传感器。应用时，待测振源带动连接部振动，进而使得弹性部形变，引起弹性部局部折射率的不同和空腔的形变。激光由光纤进入空腔，一部分经空腔壁反射再次进入光纤，由于空腔发生形变，使得激光在空腔壁上的反射路径不同，进而使得进入光纤的反射激光的强度不同；另一部分激光经空腔壁透射进入弹性部，在弹性部内散射和反射后再次由空腔壁透射，进入空腔，最终进入光纤，由于弹性部的局部折射率的改变和空腔壁的形变均改变了透射光的路径，所以进入光纤的激光光强变化更大。结合以上两个方面，反射激光的光强强烈依赖于弹性部的折射率的改变和空腔的形状变化，故本发明的灵敏度较高。

技术领域

本发明涉及振动传感领域，具体涉及一种基于空腔的反射型振动传感器。

背景技术

振动传感器是一种能够测量振动方向、幅度、频率的传感器。随着社会生产的发展，对振动传感器的灵敏度、精确度、稳定性等提出了更高的要求。目前，使用最广泛的是电学式振动传感器，电学式振动传感器是利用压电材料的压电效应实现传感功能，其性能依赖于压电材料的压电效应强弱。传统的电学振动探测器工作时，会受到周围环境中温度、湿度、压强等因素的影响。这样后续信号处理中要经过复杂的滤波、补偿、反馈电路的信号处理过程，过程中会导致系统的振动探测信号被影响，由此增加了振动信号收集处理过程的难度，降低了探测的灵敏度，所以压电材料的压电效应的响应灵敏度已经不能满足高灵敏度传感的需求。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供了一种基于空腔的反射型振动传感器，包括固定部、连接部、光纤、空腔、弹性部，固定部和连接部分别固定连接于弹性部两端，固定部上有一贯穿圆柱孔，弹性部上有一不贯穿的圆柱孔，固定部上的贯穿圆柱孔与弹性部上的不贯穿圆柱孔的方向相同，且两圆柱孔轴线共线，光纤穿过固定部上的贯穿圆柱孔，并且嵌入弹性部上的不贯穿圆柱孔内，光纤嵌入弹性部的长度小于弹性部上的不贯穿圆柱孔的长度，光纤的端面与不贯穿圆柱孔的底面之间形成空腔，光纤与固定部上的贯穿圆柱孔和弹性部上的不贯穿圆柱孔之间均固定连接。

更进一步地，固定部的形状为中部有贯穿圆柱孔的圆柱状，连接部的形状为圆柱状。

更进一步地，固定部上的贯穿圆柱孔和弹性部上的不贯穿圆柱孔的方向与圆柱状固定部的轴线方向平行。

更进一步地，固定部在与弹性部上圆柱孔的方向垂直方向上截面的面积大于弹性部在该方向上截面的面积，固定部与弹性部接触面有与弹性部匹配的凹陷。

更进一步地，连接部在与弹性部上圆柱孔的方向垂直方向上截面的面积大于弹性部在该方向上截面的面积，连接部与弹性部接触面有与弹性部匹配的凹陷。

更进一步地，固定部和连接部的材料为钢材、硬质木材、硅、氮化硅中的一种。

更进一步地，空腔为上窄下宽的圆台状。

更进一步地，空腔底部有贵金属颗粒，贵金属颗粒的材料为金或银。

更进一步地，空腔侧壁刻有周期性排布的水平凹槽。

更进一步地，光纤为石英光纤或塑料光纤。

本发明的有益效果：本发明提供了一种基于空腔的反射型振动传感器。应用时，待测振源带动连接部振动，连接部的振动使得弹性部形变，引起弹性部局部密度的不同，进而引起局部折射率的不同，振动也引起空腔的形变，使得空腔的底面和侧壁发生较大位移。激光由光纤进入空腔，一部分经空腔壁反射再次进入光纤，由于空腔发生形变，激光在空腔壁上的反射路径不同，进入光纤的反射激光的强度不同；另一部分经空腔壁透射进入弹性部，在弹性部内散射和反射后再次进入空腔，经过反射后，最终进入光纤，由于弹性部的局部折射率的改变和空腔壁的形变均改变了透射和反射激光的路径，使得进入光纤的激光光强变化更大。结合以上两个方面，反射激光的光强强烈依赖于弹性部的折射率的改变和空腔的形状变化，故本发明的灵敏度较高。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。