[發明專利]一種基于碳化硅光纖F-P諧振腔的振動加速度傳感裝置

有效

• 申請號: 201611246505.1
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106672887B
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發明（設計）人: 童杏林;張寶林;陳亮;楊華東;鄧承偉;張翠;汪鵬飛;曹馳;熊巧
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: B81B3/00
• 分類號: B81B3/00;B81B7/00;B81B7/02
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司42102
• 代理人: 張惠玲

技術領域

本發明涉及光纖傳感裝置技術領域，具體指一種基于碳化硅光纖F-P諧振腔的振動加速度傳感裝置。

背景技術

振動是常見且重要的物理量,航空發動機、重型燃氣輪機、高溫鑄造設備等系統運行過程中，對設備振動情況進行實時監測可及時發現異常狀況，提高設備的使用壽命。為了更加準確地測量超高溫環境下設備的振動情況，需要將傳感器安裝在設備內部使其靠近振源采集信號。目前，高溫振動測量領域多采用電類傳感器測量設備的振動情況，其傳感器的制作材料為壓電陶瓷，該類傳感器的耐溫能力通常不超過1000℃，無法滿足1200℃以上超高溫環境下振動信號的測量。因此，現有技術還有待于改進和發展。

發明內容

針對以上問題，本發明提供一種結構合理、耐高溫、穩定可靠的基于碳化硅光纖F-P諧振腔的振動加速度傳感裝置。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

本發明所述的一種基于碳化硅光纖F-P諧振腔的振動加速度傳感裝置,包括封裝殼體、陶瓷基座、藍寶石光纖和振動敏感片，陶瓷基座固設于封裝殼體內，陶瓷基座的上端面上設有方形的固定凹槽，振動敏感片嵌設于固定凹槽的上端開口內；所述陶瓷基座的下端設有貫通固定凹槽的中心通孔，藍寶石光纖穿設于中心通孔內且藍寶石光纖的上端面與振動敏感片間隔設置構成光纖F-P諧振腔。

進一步而言，所述振動敏感片為碳化硅基材采用MEMS工藝制備的四懸臂結構，振動敏感片與固定凹槽上端口之間粘接有耐高溫無機膠。

進一步而言，所述中心通孔內設有光學校準器，陶瓷基座上設有陶瓷螺釘，陶瓷螺釘橫向穿入陶瓷基座且與光學校準器固定連接；所述藍寶石光纖的上端穿設于光學校準器內，且藍寶石光纖的上端面與振動敏感片間隔設置。

進一步而言，還包括寬帶光源、耦合器、快速調Q光學信號解調單元和處理終端，所述耦合器的三個端子上均連接有石英光纖，且其中兩條石英光纖分別與寬帶光源和快速調Q光學信號解調單元連接，快速調Q光學信號解調單元通過數據線與處理終端連接，所述耦合器另一個端子上的石英光纖與藍寶石光纖下端熔接。

進一步而言，所述封裝殼體包括底板，底板上設有中空的封蓋，底板內側面上設有封裝基座，陶瓷基座嵌裝在封裝基座上且與其固定連接，底板上設有與中心通孔連通的穿線通孔。

進一步而言，所述封裝殼體的外側設有金屬基座，且金屬基座與底板之間連接有陶瓷連桿。

本發明有益效果為：本發明結構合理，采用碳化硅基四懸臂結構的振動敏感片封裝在氧化鋯陶瓷基座上，與藍寶石光纖端面間隔構成光纖F-P諧振腔，封裝殼體及其內部配件均可耐受1200℃以上的高溫環境，光纖F-P諧振腔內的光信號反射由快速調Q光學信號解調單元解析并顯示在處理終端，可實現超高溫環境下的振動或加速度檢測，整體結構本征安全、測量范圍大、測量精度高。

附圖說明

圖1是本發明的整體結構示意圖；

圖2是本發明的封裝殼體內部放大結構示意圖。

圖中：

1、封裝殼體；2、陶瓷基座；3、振動敏感片；4、藍寶石光纖；11、底板；12、封蓋；13、封裝基座；14、穿線通孔；15、金屬基座；16、陶瓷連桿；21、固定凹槽；22、中心通孔；23、光學校準器；24、陶瓷螺釘；41、寬帶光源；42、耦合器；43、快速調Q光學信號解調單元；44、處理終端；45、石英光纖。

具體實施方式

下面結合附圖與實施例對本發明的技術方案進行說明。

如圖1所示，本發明所述的一種基于碳化硅光纖F-P諧振腔的振動加速度傳感裝置,包括封裝殼體1、陶瓷基座2、藍寶石光纖4和振動敏感片3，陶瓷基座2固設于封裝殼體1內，陶瓷基座2的上端面上設有方形的固定凹槽21，振動敏感片3嵌設于固定凹槽21的上端開口內，振動敏感片3內側面與固定凹槽21底面間隔設置從而構成空腔結構；所述陶瓷基座2的下端設有貫通固定凹槽21的中心通孔22，藍寶石光纖4穿設于中心通孔22內且藍寶石光纖4的上端面與振動敏感片3間隔設置構成光纖F-P諧振腔；所述封裝殼體1是耐高溫合金體，陶瓷基座2由氧化鋯材料制作，振動敏感片3為碳化硅基材采用MEMS工藝制備的四懸臂結構，振動敏感片3與固定凹槽21上端口之間粘接有耐高溫無機膠，從而保證傳感裝置的探頭部件在超過1200℃環境下正常工作，。