[發(fā)明專利]一種在光纖中的光纖光柵加速度計

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810313603.5
• 申請日: 2018-03-27
• 公開（公告）號: CN108680767A
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李闊
• 申請（專利權(quán)）人: 蚌埠學(xué)院
• 主分類號: G01P15/03
• 分類號: G01P15/03
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

根據(jù)加速度計的原理，唯一可以同時提高靈敏度和本征頻率的方法是：減小加速度計震動臂的長度。本發(fā)明一種在光纖中的光纖光柵加速度計采用飛秒激光微加工技術(shù)，對光纖的包層的進(jìn)行削切加工，減小其震動部分的光纖的直徑，在光纖光柵的位置形成震動臂，把慣性元件做到光纖內(nèi)。如附圖所示，光柵處的包層大部分被去除，使其成為震動臂。盡管由于激光削切制成的在兩震動臂中間的慣性元件(光纖包層塊)質(zhì)量很小，因為震動臂的直徑更小，所以由于震動產(chǎn)生的應(yīng)力仍然會集中在震動臂上，從而改變光纖光柵的長度及其返回波長，獲得震動信息。通過改變慣性元件和震動臂的直徑比，可以改變其靈敏度和本征頻率。

一、技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及光纖光柵加速度計。

二、技術(shù)背景

光纖是由纖芯、包層和涂覆層構(gòu)成。纖芯在最中心，直徑通常為9微米。包層包裹著纖芯；它們在一起的直徑通常為125微米。通過使用激光對光纖照射，纖芯的折射率可以發(fā)生周期性的改變，從而形成光柵。包含光柵的光纖，通常被稱作光纖光柵。當(dāng)光纖光柵的應(yīng)變發(fā)生改變時，其共鳴波長將隨之發(fā)生相應(yīng)變化。在溫度基本不變的情況下，通過測量其共鳴波長，可以得到其應(yīng)變變化。

光纖光柵加速度傳感器的制作方法通常是將一個小質(zhì)量塊(慣性元件)和光纖光柵連接在一起；然后，對它們進(jìn)行封裝和保護(hù)。其基本工作原理是：當(dāng)存在加速度時，傳感器的慣性元件將對光纖光柵施加一個力，從而改變光纖光柵的應(yīng)變。通過測量其共鳴波長的變化情況，可以得知光纖光柵的應(yīng)變變化，從而可以推導(dǎo)出加速度(K.Li，et al.“Verysensitive fiber Bragg grating accelerometer using transverse forces with aneasy over-range protection and low cross axial sensitivity”，Applied Optics，vol.52，no.25，pp.6401-6410，2013)。根據(jù)加速度計的原理，其靈敏度和本征頻率是相互矛盾的：當(dāng)加速度計的尺寸確定以后，如果通過使用更重的慣性元件提高靈敏度高，則本征頻率降低；反之亦然。唯一可以同時提高靈敏度和本征頻率的方法是：減小加速度計震動臂的長度。