[發明專利]一種耐高溫雙軸光纖光柵振動傳感器

有效

• 申請號: 201811292764.7
• 申請日: 2018-11-01
• 公開（公告）號: CN109060107B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 魏鵬;趙一鳴;劉清波
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;賈玉忠

本發明提供了一種耐高溫雙軸光纖光柵振動傳感器，屬于傳感器領域。該傳感器在殼體上方的開口設置密封蓋；殼體每個側面設置光纖金屬保護套管，光纖金屬保護套管用螺母夾緊固定；在殼體的內部設置底座，底座上設置四個等強度懸臂梁，四個等強度懸臂梁以底座中心為原點在每個軸向兩側設置兩個等強度懸臂梁，等強度懸臂梁兩兩相互對稱的安裝在底座的橫軸和縱軸兩個方向上，每個等強度懸臂梁的末端設置有質量塊；每個等強度懸臂梁上設置一個光纖布拉格光柵，使用耐高溫陶瓷膠和耐高溫樹脂混合膠將光纖光柵固定在等強度懸臂梁上；光纖布拉格光柵末端的光纖從光纖金屬保護套管穿出。本發明結構簡單，可大量串聯使用，雙軸測量具有良好的可靠性及穩定性。

技術領域

本發明屬于光纖光柵傳感技術領域，具體涉及一種耐高溫雙軸光纖光柵振動傳感器。

背景技術

光纖振動傳感技術是一種當光纖傳感器受到外界干擾影響時，光纖中傳輸光的部分特性會改變，通過特殊的感測設備，將信號采集并分析，就能夠檢測光的特性變化，從而檢測物體的振動情況。隨著傳感技術的不斷發展，人們對于傳感器的技術需求也在日益提高。要同時滿足靈敏度高、成本低、制備工藝簡單、穩定性好條件的振動傳感器是不多見的。在傳感檢測過程中，靈敏度和穩定性是其主要的技術影響因素，而制備工藝和成本則是工業化生產過程中重要影響因素。同時兼具這些優點的振動傳感器正在得到越來越多關注和青睞。

現有的光纖振動傳感器結構較為復雜，在加工時需要投入較多的輔助設備和成本。現有的懸臂梁式光纖傳感器大多將光纖光柵粘貼在懸臂梁的外表面。當懸臂梁一端受到外力的作用時，外表面會產生與外力有線性關系的應變。在該應變的作用下，光纖光柵的特征光中心波長也會產生線性的變化，從而達到測量外力的目的。

專利號為200510019733.0、發明名稱為《可調諧匹配濾波解調的光纖光柵振動傳感器》的中國發明，公開了串接在一起的兩個光纖光柵，剛性地粘貼于主梁和輔梁上，主梁上粘貼的光纖光柵為解調光柵，輔梁上粘貼的光纖光柵為傳感光柵，兩個梁采用相同的材料制成，具有相同的熱膨脹系數，解調光柵和傳感光柵中心波長隨溫度同步漂移，因而具有自動溫度補償功能，通過匹配濾波解調的方式，檢測光通過兩個光纖光柵后反射光的光強變化，從而監測被測物體的振動頻率、振動幅度等參數。這種光纖光柵傳感器由于振動只引起一個光柵的中心波長發生漂移，只能檢測一個方向的振動信號且靈敏度較低；其結構為圓柱形，使用時主梁的方向不易分辨，容易造成主梁的振動與實際物體的振動方向不一致；該專利未對梁的布置進行說明，這些因素容易引起光柵啁啾而導致傳感器無法正常使用；該專利未對傳感器適用溫度范圍進行說明。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服上述振動傳感器的缺點，提供一種耐高溫雙軸光纖光柵振動傳感器。

為解決上述技術問題所采用的技術方案是：

一種耐高溫雙軸光纖光柵振動傳感器，該傳感器在殼體上方的開口設置密封蓋；殼體每個側面設置光纖金屬保護套管，光纖金屬保護套管用螺母夾緊固定；在殼體的內部設置底座，底座上設置四個等強度懸臂梁，四個等強度懸臂梁以底座中心為原點在每個軸向兩側設置兩個等強度懸臂梁，等強度懸臂梁兩兩相互對稱的安裝在底座的橫軸和縱軸兩個方向上，每個等強度懸臂梁的末端設置有質量塊；每個等強度懸臂梁上設置一個光纖布拉格光柵，使用耐高溫陶瓷膠和耐高溫樹脂混合膠將光纖光柵固定在等強度懸臂梁上；光纖布拉格光柵末端的光纖從光纖金屬保護套管穿出。

本發明的四個等強度懸臂梁的材料和結構參數相同。

本發明的等強度懸臂梁的空間位置為雙軸對稱分布，底座上表面的中心為原點，水平方向為橫軸，垂直方向為縱軸，兩個橫向等強度懸臂梁以原點為對稱中心設置在底座兩側，兩個縱向等強度懸臂梁以原點為對稱中心對稱設置在底座兩側。