[發明專利]光纖光柵加速度傳感器

在審

• 申請號: 202010112019.0
• 申請日: 2020-02-24
• 公開（公告）號: CN111239438A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 張華;胡賓鑫;宋廣東;朱峰;王紀強;劉統玉
• 申請（專利權）人: 山東省科學院激光研究所
• 主分類號: G01P15/03
• 分類號: G01P15/03;G01H9/00
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理事務所(普通合伙) 11363
• 代理人: 逯長明;許偉群

1.一種光纖光柵加速度傳感器，其特征在于，包括：殼體(1)，設置在所述殼體(1)內部的傳感組件(2)，以及，計算單元(3)；所述傳感組件(2)包括：

與所述殼體(1)底部連接的板簧(21)，所述板簧(21)為至少一層彈簧鋼疊加而成的板狀彈性件；

與所述板簧(21)頂部連接的質量塊(22)；

梁體(23)，所述梁體(23)包括第一臂(231)和第二臂(232)，所述第一臂(231)和所述第二臂(232)通過轉動件(233)連接，所述轉動件(233)固定在所述殼體(1)的側壁，所述第二臂(232)遠離轉動件(233)的一端與所述質量塊(22)的頂部連接；

懸置在梁體(23)上方的光纖測量裝置(24)，所述光纖測量裝置(24)包括光柵測量裝置(241)，以及，分別與所述光柵測量裝置(241)和所述計算單元(3)連接的光纖(242)；

所述計算單元(3)用于根據所述光柵測量裝置(241)的光參量的漂移量，計算被測結構的加速度。

2.根據權利要求1所述的光纖光柵加速度傳感器，其特征在于，所述第一臂(231)的長度大于所述第二臂(232)的長度。

3.根據權利要求1或2所述的光纖光柵加速度傳感器，其特征在于，所述計算單元(3)按照如下關系計算被測結構的加速度：

式中，Δλ為所述光柵測量裝置(241)的波長漂移量，λ_B為所述光柵測量裝置(241)的初始中心波長，P_e為所述光纖(242)的有效彈光系數，m所述質量塊(22)的質量，單位為Kg，k為所述光纖光柵加速度傳感器的總剛度，a為被測結構的加速度，L₁為所述第一臂(231)的長度，L₂為所述第二臂(232)的長度；

所述光纖光柵加速度傳感器的總剛度k為：

式中，k₁為所述板簧(21)的彈性系數，k₂為所述光纖(242)的彈性系數。

4.根據權利要求1所述的光纖光柵加速度傳感器，其特征在于，所述梁體(23)采用L形梁，所述第二臂(232)與所述光纖測量裝置(24)平行。

5.根據權利要求1所述的光纖光柵加速度傳感器，其特征在于，所述轉動件(233)采用軸承。

6.根據權利要求1所述的光纖光柵加速度傳感器，其特征在于，所述板簧(21)的寬度等于所述殼體(1)的寬度，所述板簧(21)的長度等于所述殼體(1)的長度。

7.根據權利要求1所述的光纖光柵加速度傳感器，其特征在于，所述殼體(1)、所述板簧(21)、所述質量塊(22)和所述第二臂(232)通過螺栓(25)連接為一體。

8.一種光纖光柵加速度傳感器，其特征在于，包括：殼體(1)，設置在所述殼體(1)內部的傳感組件(2)，以及，計算單元(3)；所述傳感組件(2)包括：

與所述殼體(1)底部連接的板簧(21)，所述板簧(21)為至少一層彈簧鋼疊加而成的板狀彈性件；

梁體(23)，所述梁體(23)包括第一臂(231)和第二臂(232)，所述第一臂(231)和所述第二臂(232)通過轉動件(233)連接，所述轉動件(233)固定在所述殼體(1)的側壁，所述第二臂(232)與所述板簧(21)的頂部連接，所述板簧(21)和所述第一臂(231)的長度都小于所述第二臂(232)的長度；

懸置在梁體(23)上方的光纖測量裝置(24)，所述光纖測量裝置(24)包括光柵測量裝置(241)，以及，分別與所述光柵測量裝置(241)和所述計算單元(3)連接的光纖(242)；

所述計算單元(3)用于根據所述光柵測量裝置(241)的光參量的漂移量，計算被測結構的加速度。

9.根據權利要求1所述的光纖光柵加速度傳感器，其特征在于，所述板簧(21)的長度為所述第二臂(232)的長度的4/5。

10.根據權利要求1所述的光纖光柵加速度傳感器，其特征在于，所述板簧(21)設置在第二臂232底部的中央。