[發明專利]光纖振動和加速度傳感器

在審

• 申請號: 201880011200.3
• 申請日: 2018-02-14
• 公開（公告）號: CN110268272A
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 克勞斯·倫斯申
• 申請（專利權）人: 魏德曼控股有限公司
• 主分類號: G01P15/093
• 分類號: G01P15/093;G01D5/26;G01D5/34;G01P15/18;G01H9/00
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 李蘭;孫志湧

本發明涉及光纖振動和加速度傳感器，其包括介質鏡和連接到耦合器的第一光導纖維，所述耦合器還經由第二光導纖維連接到光源以及從入射光產生電壓的檢測器。所述傳感器具體通過其簡單的實現方式表征。為此目的，所述第一纖維的自由端部區域與所述介質鏡間隔開，使得所述介質鏡的邊緣位于所述第一纖維的出射光中。在未激勵狀態下，從入射在所述第一纖維的端部上的光產生的所述檢測器的電壓小于當所述第一纖維的孔徑錐完全被所述介質鏡覆蓋并因此有最大反射時從所述檢測器產生的電壓。所述電壓是所述光纖振動和加速度傳感器的度量。因此，纖維本身用作振動敏感元件。

技術領域

本發明涉及光纖振動和加速度傳感器，其包括介質鏡和連接到耦合器的第一光導纖維，所述耦合器還經由第二光導纖維連接到光源以及從入射光產生電壓的檢測器。

背景技術

尤其從DE 198 01 959 A1中已知光纖振動傳感器是用于非接觸振動測量的光學結構。借助于具有至少一個測量光束和至少一個參考光束的激光干涉儀進行振動測量。該設備必須具有用于產生頻移的裝置。

DE 10 2013 105 483 A1公開了一種振動傳感器、振動測量陣列、化學傳感器以及包括以上的設備。振動傳感器具有第一諧振元件和第一干涉儀，所述第一干涉儀具有第一測量路徑和第一參考路徑。在這種情況下，第一測量路徑由第一測量光波導形成，并且參考路徑由第一參考光波導形成。被掃描的膜用于此目的。這種膜制造起來很昂貴，并且它們的頻率響應難以在低頻下確定大小。

US 4 414 471 A公開了一種光纖傳感器，其包括纖維，在一個實施例中具有彼此面對的兩個光波導。端部區域在空間中自由定位。在加速期間，具體地，端部相對于其他光波導移動，使得入射在其上的光的比例改變。在進一步的實施例中，弧形鏡與光波導間隔開，使得當光波導的自由端部移動時，反射光束的比例由于曲率而改變。

DE 10 2015 201 340 A1公開了一種光纖振動傳感器，在其中使用光纖，所述光纖具有可通過慣性力偏轉的自由端部。自由端部的纖維端面靠近傾斜的鏡。如果玻璃纖維偏轉，則根據振動狀態，或多或少的光被反射回玻璃纖維。

DE 195 14 852 A1公開了一種用于加速和振動測量的方法和布置。光纖被設計為單模纖維。反射器與纖維端部接近地間隔開，以便在纖維端部偏轉時引起測量信號的相變。

EP 0 623 808 A2包括一種光電子傳感器設備，其包括輻射器單元，所述輻射器單元發射光通量或具有最均勻可能密度的輻射。輻射可以直接或通過光學介質進入有源測量室。接收器是具有有源表面的光電子部件，所述有源表面將透射的輻射轉換成模擬電信號。

DE 10 2014 009 214 A1公開了一種光纖加速度計，其包括形成懸臂部的光波導。其端部是傾斜表面或具有臺階部的光波導短截線與其間隔開。光波導短截線的相反端垂直于光軸被切割，并涂有高度拋光的、高效的光反射材料。

US 2010/0 309 474 A1包括陀螺儀。

發明內容

權利要求1中所述的本發明所解決的問題是以簡單的方式提供一種包括光導纖維和介質鏡的光纖振動和加速度傳感器。

此問題通過權利要求1中列出的特征解決。

光纖振動和加速度傳感器，其包括介質鏡和連接到耦合器的第一光導纖維，所述耦合器還經由第二光導纖維連接到光源以及從入射光產生電壓的檢測器，所述光纖振動和加速度傳感器具體通過其簡單的實現方式表征。

為此目的，所述第一纖維的自由端部區域與所述介質鏡間隔開，使得所述介質鏡的邊緣位于所述第一纖維的出射光中。在未激勵狀態下，從入射在所述第一纖維的端部上的光產生的所述檢測器的電壓小于當所述第一纖維的孔徑錐完全被所述介質鏡覆蓋并因此有最大反射時由所述檢測器產生的電壓。所述電壓是所述光纖振動和加速度傳感器的度量。