一種基于光纖光柵的低頻加速度傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于加速度傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于光纖光柵的低頻加速度傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]低頻振動廣泛存在于生產(chǎn)實際中，其振動頻率一般在10Hz以下。如大型水輪發(fā)電機組的振動頻率都在15Hz以下;一般公路和鐵路橋梁振動的固有頻率在2-1 OHz左右;工程地震脈動頻率一般在2-50HZ之間。對這些低頻振動的監(jiān)測常采用電類傳感器來拾取信號，但在強電磁場環(huán)境中，電類振動傳感器難以克服電磁場的干擾影響，同時電類傳感器在遠(yuǎn)距離監(jiān)測時其信號強度下降非?？欤蚨鋺?yīng)用也受到了限制，且低頻振動其加速度幅值小，測量難度較大，因此需要一種高靈敏度的非電類加速度傳感器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足提供一種抗電磁干擾、靈敏度高的基于光纖光柵的低頻加速度傳感器。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:一種基于光纖光柵的低頻加速度傳感器，其特征在于:包括底座，在底座上至少設(shè)有一組彈性質(zhì)量組件，所述彈性質(zhì)量組件包括質(zhì)量塊、彎曲彈片，所述質(zhì)量塊安設(shè)在彎曲彈片的下方，所述彎曲彈片的一端與底座相連，另一端將質(zhì)量塊壓裝在底座上，在彎曲彈片的上方安設(shè)有光纖光柵，所述光纖光柵粘接在彎曲彈片上。
[0005]按上述技術(shù)方案，兩個彎曲彈片的懸臂端背向設(shè)置，所述光纖光柵設(shè)置在兩個彎曲彈片的中心部位。
[0006]按上述技術(shù)方案，在底座上對應(yīng)每個彎曲彈片的一端設(shè)有敞開的楔形槽，所述彎曲彈片的端部插入楔形槽內(nèi)，通過壓塊將彎曲彈片壓裝在楔形槽內(nèi)。
[0007]按上述技術(shù)方案，所述壓塊為楔形結(jié)構(gòu)。
[0008]按上述技術(shù)方案，所述彎曲彈片呈L型，其彎折處呈圓弧過渡，在彎曲彈片上設(shè)有多個通孔。
[0009]按上述技術(shù)方案，所述質(zhì)量塊為長方體結(jié)構(gòu)，在其上表面設(shè)有多個螺紋孔。
[0010]按上述技術(shù)方案，所述光纖光柵通過環(huán)氧樹脂與彎曲彈片相粘接。
[0011]按上述技術(shù)方案，所述底座的邊角上設(shè)有四個通孔，用于通過螺栓固定在待測振動物體上。
[0012]本發(fā)明的工作原理是:把本發(fā)明固定在待測振動物體上，在外界振源的作用下傳感器隨振動物體一起振動，慣性質(zhì)量塊產(chǎn)生微幅振動使彎曲彈片產(chǎn)生彎曲變形，布置在傳感器中間的光纖光柵產(chǎn)生周期性的軸向的拉伸或收縮，即軸向應(yīng)變。這種軸向應(yīng)變將導(dǎo)致光纖光柵的反射波長產(chǎn)生相應(yīng)的漂移，從而將外界振動信號的加速度量轉(zhuǎn)化為光纖光柵中心波長的漂移量，通過波長漂移量與加速度的線性關(guān)系來確定振源的加速度大小，對時域信號進(jìn)行頻譜分析計算出振源的振動頻率。
[0013]本發(fā)明所取得的有益效果為:本發(fā)明采用彎曲彈片作為彈性元件，與慣性質(zhì)量塊組成彈性質(zhì)量組件，以響應(yīng)被測物體的機械振動，彎曲彈片在振動時可以使光纖光柵產(chǎn)生大小相等方向相反的拉伸或壓縮，即軸向應(yīng)變，從而利用光纖光柵的軸向應(yīng)變傳感機理來實現(xiàn)加速度的測量，用光纖來傳輸傳感信號，集測量、傳輸于一體，因而具有靈敏度高、強抗電磁干擾能力和能夠遠(yuǎn)距離監(jiān)測等優(yōu)點；由于兩個彎曲彈片在振動時方向相反，使光纖光柵兩端產(chǎn)生方向相反的軸向應(yīng)變，因而能使測量靈敏度實現(xiàn)倍增的效果，實際測試結(jié)果表明本發(fā)明在測量頻率為2-20Hz時靈敏度可達(dá)600pm/g以上。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為圖1中底座的結(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖3為圖1中質(zhì)量塊的結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖4為圖1中彎曲彈片的結(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖5為圖1中壓塊的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0020]如圖1-5所示，本實施例提供了一種基于光纖光柵的低頻加速度傳感器，包括底座I，在底座I上至少設(shè)有一組彈性質(zhì)量組件，所述彈性質(zhì)量組件包括長方體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量塊2、彎曲彈片5，所述彎曲彈片呈L型，其彎折處呈圓弧過渡，在彎曲彈片上設(shè)有多個通孔，所述質(zhì)量塊2安設(shè)在彎曲彈片5的下方，在其上表面設(shè)有多個螺紋孔，所述彎曲彈片的5—端與底座I相連，另一端通過螺釘3將質(zhì)量塊2壓裝在底座上，在彎曲彈片的上方安設(shè)有光纖光柵6，所述光纖光柵6通過環(huán)氧樹脂4粘接在彎曲彈片5上，當(dāng)所述彈性質(zhì)量組件為兩組以上時，所述彈性質(zhì)量組件呈線形排列，使所述光纖光柵呈線形排列在各彎曲彈片上。
[0021 ]本實施例以在底座上對稱設(shè)有兩組彈性質(zhì)量組件為例進(jìn)行說明，構(gòu)成對稱式低頻加速度傳感器。其中，兩個彎曲彈片的懸臂端背向設(shè)置，在底座I上對應(yīng)每個彎曲彈片5的下端設(shè)有敞開的楔形槽，所述彎曲彈片5的端部插入楔形槽內(nèi)，通過楔形壓塊7將彎曲彈片5壓裝在楔形槽內(nèi)，所述楔形壓塊7通過內(nèi)六角螺釘8固定在底座I上，光纖光柵6設(shè)置在兩個彎曲彈片的中心部位。
[0022]工作時，將傳感器固定在待測物體上，在外界激振源的作用下傳感器隨物體一起振動，左右兩個慣性質(zhì)量塊2在慣性力的作用下產(chǎn)生微幅振動，慣性質(zhì)量塊2的振動將引起彎曲彈片5的變形，從而使受到預(yù)拉伸應(yīng)力的光纖光柵6產(chǎn)生周期性軸向的微小拉伸或收縮，即軸向應(yīng)變。本發(fā)明的彎曲彈片在振動時可以使光纖光柵兩端產(chǎn)生方向相反的軸向應(yīng)變，這種軸向應(yīng)變將導(dǎo)致光纖光柵6的反射中心波長產(chǎn)生相應(yīng)的漂移，從而將外界振動信號的加速度量轉(zhuǎn)化為光纖光柵中心波長的漂移量，通過對光纖光柵6兩端部的出線端的反射波長漂移量的測量便可獲得外界機械振動加速度的大小。利用動態(tài)波長解調(diào)儀在計算機上顯示光纖光柵加速度傳感器的輸出波形，通過對輸出波形分析得到反射波長漂移量的大小，根據(jù)波長漂移量與加速度的線性關(guān)系來確定待測物體的振動加速度大小，同時可以對得到的時域信號進(jìn)行頻譜分析得到振源的振動頻率信息。
【主權(quán)項】
1.一種基于光纖光柵的低頻加速度傳感器，其特征在于:包括底座，在底座上設(shè)有兩個對稱的彈性質(zhì)量組件，所述彈性質(zhì)量組件包括質(zhì)量塊、彎曲彈片，所述質(zhì)量塊安設(shè)在彎曲彈片的下方，所述彎曲彈片的一端與底座相連，另一端將質(zhì)量塊壓裝在底座上，在彎曲彈片的上方安設(shè)有光纖光柵，所述光纖光柵粘接在兩個彎曲彈片上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光纖光柵的低頻加速度傳感器，其特征在于，兩個彎曲彈片的懸臂端背向設(shè)置，所述光纖光柵設(shè)置在兩個彎曲彈片的中心部位。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于光纖光柵的低頻加速度傳感器，其特征在于，在底座上對應(yīng)每個彎曲彈片的一端設(shè)有敞開的楔形槽，所述彎曲彈片的端部插入楔形槽內(nèi)，通過壓塊將彎曲彈片壓裝在楔形槽內(nèi)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于光纖光柵的低頻加速度傳感器，其特征在于，所述壓塊為楔形結(jié)構(gòu)。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于光纖光柵的低頻加速度傳感器，其特征在于，所述彎曲彈片呈L型，其彎折處呈圓弧過渡，在彎曲彈片上設(shè)有多個通孔。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于光纖光柵的低頻加速度傳感器，其特征在于，所述質(zhì)量塊為長方體結(jié)構(gòu)，在其上表面設(shè)有多個螺紋孔。7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于光纖光柵的低頻加速度傳感器，其特征在于，所述光纖光柵通過環(huán)氧樹脂與彎曲彈片相粘接。8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于光纖光柵的低頻加速度傳感器，其特征在于，所述底座的邊角上設(shè)有四個通孔，用于通過螺栓固定在待測振動物體上。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于光纖光柵的低頻加速度傳感器，包括底座，在底座上設(shè)有兩組對稱的彈性質(zhì)量組件，所述彈性質(zhì)量組件包括質(zhì)量塊、彎曲彈片，所述質(zhì)量塊安設(shè)在彎曲彈片的下方，所述彎曲彈片的一端與底座相連，另一端將質(zhì)量塊壓裝在底座上，在彎曲彈片的上方安設(shè)有光纖光柵，所述光纖光柵粘接在兩個彎曲彈片上。本發(fā)明的彎曲彈片在振動時可以使光纖光柵兩端產(chǎn)生方向相反的軸向應(yīng)變，從而利用光纖光柵的軸向應(yīng)變傳感機理來實現(xiàn)加速度的測量,并且能使測量靈敏度實現(xiàn)倍增的效果。用光纖來傳輸傳感信號，集測量、傳輸于一體,因而具有靈敏度高、強抗電磁干擾能力和能夠遠(yuǎn)距離監(jiān)測等優(yōu)點。
【IPC分類】G01P15/03
【公開號】CN105675919
【申請?zhí)枴緾N201610033424
【發(fā)明人】戴玉堂, 胡鵬飛, 殷廣林
【申請人】武漢理工大學(xué)
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年1月18日