[發明專利]量程可調的光纖光柵二維振動傳感器

有效

• 申請號: 201611157807.1
• 申請日: 2016-12-14
• 公開（公告）號: CN106595840B
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 魏莉;王兢兢;劉芹
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王丹

本發明涉及一種量程可調的光纖光柵二維振動傳感器，包括呈筒狀且中空的基座，基座內側面設有凸環、內底面固定有同軸的螺紋圓桿，螺紋圓桿中部通過螺紋配合的套有一對質量環、頂端固定有同軸的光纖固定板，光纖固定板和凸環上固定有一條光纖光柵，光纖光柵上依次設有第一光柵至第四光柵，第一光柵至第四光柵均位于光纖固定板和凸環之間的環空內，以螺紋圓桿軸線上的某一點為原點、經過原點且垂直于軸線的面為坐標面，第一光柵和第二光柵位于X軸方向，第三光柵和第四光柵位于Y軸方向，第一光柵至第四光柵的預緊力均相等。該傳感器采用光纖光柵作為傳感元件，測量精度高，能夠靈活改變靈敏度從而調整測量量程，排除了偶然因素的干擾。

技術領域

本發明屬于振動測量技術領域，具體涉及一種量程可調的光纖光柵二維振動傳感器。

背景技術

現有的常用的二維振動加速度傳感器有兩類，一類是應變片式等電類振動傳感器，該類傳感器易受電磁干擾，不能夠準確測量，對于較惡劣的工況存在很大的安全隱患。另一類是光纖光柵二維振動傳感器，該類雖然具備了抗電磁干擾、體積小、成本低、可動態測量等優點，但有以下的缺點：1)為了滿足光纖光柵的精度要求，光纖光柵的測量量程都較小，為了調節光纖光柵的測量量程，需要能夠隨意調節光纖光柵的靈敏度，并且在滿足精度要求下，根據測量量程的范圍選擇合適的靈敏度，這樣就可以實現測量量程的可調，但是目前，光纖光柵的靈敏度很難隨意調節；2)二維平面的兩個正交方向的靈敏度不同，所合成的總加速度值不夠準確；3)溫度等偶然因素會對測量進行干擾，使得測量不太精確。

發明內容

本發明的目的是提供一種量程可調的光纖光柵二維振動傳感器，該傳感器采用光纖光柵作為傳感元件，測量精度高，能夠靈活改變靈敏度從而調整測量量程，排除了偶然因素的干擾。

本發明所采用的技術方案是：

一種量程可調的光纖光柵二維振動傳感器，包括呈筒狀且中空的基座，基座內側面設有凸環、內底面固定有同軸的螺紋圓桿，螺紋圓桿中部通過螺紋配合的套有一對質量環、頂端固定有同軸的光纖固定板，光纖固定板和凸環上固定有一條光纖光柵，光纖光柵上依次設有第一光柵至第四光柵，第一光柵至第四光柵均位于光纖固定板和凸環之間的環空內，以螺紋圓桿軸線上的某一點為原點、經過原點且垂直于軸線的面為坐標面，第一光柵和第二光柵位于X軸方向，第三光柵和第四光柵位于Y軸方向，第一光柵至第四光柵的預緊力均相等。

進一步地，基座外側面設有與內部連通的操作口。

進一步地，基座頂端通過頂蓋封閉，頂蓋上設有通過孔。

進一步地，光纖固定板底面中央設有與螺紋圓桿適應的圓形凹槽、頂面設有四個徑向的呈90度間隔排布的直線槽，光纖固定板整體呈十字形，四個直線槽分別位于四條邊上。

進一步地，螺紋圓桿底端設有凸盤，凸盤與基座通過螺釘連接。

進一步地，光纖固定平板的材質為塑料。

進一步地，質量環的材質為金屬材料。

本發明的原理是：

測量時，將該傳感器安裝在被測物體上，保證基座的底面位于水平面上，當被測物體發生振動時，由于慣性，螺紋圓桿上的質量環會對螺紋圓桿產生作用力，作用力的大小與振動加速度正相關，螺紋圓桿的一端固定一端自由，受到作用力后，其自由端會產生變形，從而引起X軸方向和Y軸方向上的光纖光柵發生拉伸或壓縮而獲得變形量，通過建立變形量與振動加速度之間的關系，進而可由光纖光柵波長漂移量得到二維振動加速度。

本發明的有益效果是：