[發明專利]一種檢測振動的光纖傳感器

有效

• 申請號: 201410027722.6
• 申請日: 2014-01-22
• 公開（公告）號: CN103728009A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 郭曉金;黃俊
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

技術領域

本發明屬于光纖傳感技術領域，具體涉及一種檢測振動的光纖傳感器。

背景技術

測量振動位移早期采用杠桿或齒輪/齒條放大，如最初的機械紀錄是振動表和目前在現場有時仍能見到的千分表式振動表。這類儀器由于存在磨損、讀數不便、精度差、振動信號不能傳送等缺點，目前已被淘汰。電器式振動表具有集中控制和處理振動信號并且可以將振動信號遠距離傳送的特點，因此目前得到了一定使用，但它主要由振動傳感器和儀表本體兩個部分組成。振動傳感器把機械振動轉換成電信號，輸入儀表本體進行處理后，指示振幅、位相、頻率或頻譜等。因此，在很多場合要求微振動的測量傳感探頭不能帶電，能在電測干擾的環境下工作，有一些要求必須是在線檢測。

基于上述原因，目前光纖光柵振動傳感器成為了研究熱點。例如，在涉及大型發電機的場合，由于強大的電磁場環境，在這種情況下，傳統的傳感器就顯得無能為力。這就需要研究一種抗強電磁場干擾的新型傳感器。而光纖光柵振動傳感的好處在于，測量信號不受光源起伏、光纖彎曲損耗、連接損耗和探測器老化等因素的影響；避免了一般干涉型傳感器中相位測量的不清晰和對固有參考點的需要；能方便地使用波分復用技術在一根光纖中串接多個布拉格光柵進行分布式測量，形成一個分布式的傳感網絡。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種檢測振動的光纖傳感器，該傳感器易于組網，結構簡單，成本低的特點，而且檢測精度高。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種檢測振動的光纖傳感器，包括傳導光纖1、光纖光柵3、簡支梁2和帶有開口的非金屬保護外殼4；光纖光柵3和簡支梁2置于非金屬保護外殼4中，光纖光柵3粘貼在簡支梁2上，且光纖光柵3的中心點與簡支梁2的中心點7對齊；非金屬保護外殼4的一個側壁上開有開口9，簡支梁2的一端從開口9中穿出，另一端固定在非金屬保護外殼4的另一個側壁上。

進一步，所述非金屬保護外殼4上的開口9的形狀為三角形。

進一步，所述非金屬保護外殼4上的開口9的形狀為圓形。

進一步，所述簡支梁2采用有機聚合物塑料制成，這樣就具有了很高的彈性和機械強度。

進一步，采用粘貼固定的方式將簡支梁2的固定端固定在非金屬保護外殼4的一個側壁上。

本發明的有益效果在于：本發明所述的光纖傳感器不受光源起伏、光纖彎曲損耗、連接損耗和探測器老化等因素的影響；避免了一般干涉型傳感器中相位測量的不清晰和對固有參考點的需要；能方便地使用波分復用技術在一根光纖中串接多個布拉格光柵進行分布式測量，形成一個分布式的傳感網絡。

附圖說明

為了使本發明的目的、技術方案和有益效果更加清楚，本發明提供如下附圖進行說明：

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為本發明側面結構示意圖；

圖3為開口形狀為三角形的本發明的結構示意圖；

圖4為開口形狀為圓形的本發明的結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合附圖，對本發明的優選實施例進行詳細的描述。

圖1為本發明的結構示意圖，如圖所示，該光纖傳感器，包括傳導光纖1、光纖光柵3、簡支梁2和帶有開口的非金屬保護外殼4；光纖光柵3和簡支梁2置于非金屬保護外殼4中，光纖光柵3粘貼在簡支梁2上，且光纖光柵3的中心點與簡支梁2的中心點對齊；非金屬保護外殼4的一個側壁上開有開口9，簡支梁2的一端從開口9中穿出，另一端固定在非金屬保護外殼4的另一個側壁上。

在本實施例中，簡支梁采用一根具有很高彈性和機械強度的有機聚合物塑料做成的矩形長條，將自由伸展狀態的光纖光柵粘貼在上面，光纖光柵的中心與簡支梁的中心對齊。

保護外殼由非金屬材料制成，保護外殼的長度大于光纖光柵的長度并且小于簡支梁的長度；保護外殼的一面上有一個開口，使得有機塑料長條正好從保護外殼的這個開口中穿過，而且開口壁做成楔形5（三角形）或圓形10來支撐簡支梁；簡支梁的一端6粘貼固定在保護外殼，另一端8可以在開口中伸縮移動；簡支梁的厚度小于保護外殼中的矩形空間，空間足夠保證簡支梁可以自由移動。

當振動靜止時,光纖傳感器檢測到的光柵反射光譜有一定的寬度，當檢測到振動時，簡支梁會向上先下做周期性的振動。簡支梁向上運動時光譜會變寬，這個寬度跟向上運動的高度有關系，也就是跟振動的大小有關系，跟溫度無關。也就是說，光譜的寬度跟振動的大小相關，與溫度無關；反之，簡支梁向下運動是光譜會變窄，變窄的量跟振動大小有關系。如果溫度變化，只是光譜中心產生位移，對光譜的帶寬無影響。