[發明專利]一種少模光纖光柵三參量復合傳感器及其工作方法

有效

• 申請號: 202010368586.2
• 申請日: 2020-05-01
• 公開（公告）號: CN111504219B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 林啟敬;姚坤;蔣莊德;趙娜;田邊;毛琦;韓楓;趙立波
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;西安交通大學蘇州研究院
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16;G01H9/00;G01K11/3206;G01K1/14
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 楊曄

一種少模光纖光柵三參量復合傳感器及其工作方法，包括第一基座及第二基座，第一基座及第二基座相對的一端分別設置有第一支撐梁及第二支撐梁，中間設置有彈簧梁；第二基座正中設置有L?懸臂梁，L?懸臂梁、第一支撐梁、第二支撐梁、第一基座及第二基座頂部正中開設有凹槽，光纖粘貼于凹槽正中位置，光纖懸空處分別刻有少模光纖光柵和光纖光柵；少模光纖與單模光纖形成F?P腔，通過對F?P腔和少模光纖光柵信號的聯合解調，得到溫度和應變信號；在測量振動時，L?懸臂梁產生受迫振動，壓縮或拉伸光纖光柵，通過對光纖光柵輸出信號進行快速傅里葉變換，即可排除溫度信號的干擾，得到振動信號。本發明具有結構簡單、靈敏度及測量精度高及實用高效的優點。

技術領域

本發明涉及一種復合傳感器，尤其涉及一種少模光纖光柵三參量復合傳感器及其工作方法。

背景技術

溫度、振動和應變是工程領域中非常重要的參量，往往反應了該設備或某些重要零部件的工作運行狀態，以便于操作人員對其進行了解和調控，這對正確使用、保養，延長設備或重要零部件的使用壽命有著重要的意義。

相對于傳統壓電、壓阻式傳感器，光纖傳感器不受環境中電、磁場的影響，在一些高溫、高電壓、電子噪聲等苛刻環境中，存在明顯優勢。光纖傳感器種類繁多、可根據不同的使用場合和要求，選用不同種類的結構形式和檢測方法。光纖傳感器靈敏度高，信號頻帶寬，傳輸容量大；現有光纖傳感器主要以單參量測量為主，復合型光纖傳感器研究較少，且對于光纖振動傳感器，大部分傳感器帶有較大質量塊，或具有較低的諧振頻率，不利于振動的測量；光纖光柵傳感器作為一種光學傳感器，具有靈敏度高、抗電磁干擾、體積小、易實現分布式測量等優點，在很多工程領域中有著重要的應用。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種少模光纖光柵三參量復合傳感器及其工作方法，能夠在同時存在溫度、振動、應變不斷變化的情況下，實現溫度、振動及應變信號的測量，具有結構簡單、靈敏度及測量精度高及實用高效的優點。

為了實現上述目的，本發明采取的技術方案為：

一種少模光纖光柵三參量復合傳感器，包括同一水平高度設置的第一基座1與第二基座2，所述第一基座1及第二基座2的兩側設有通孔3，第一基座1及第二基座2相對的一端分別設置有第一支撐梁4及第二支撐梁5，第一支撐梁4及第二支撐梁5之間連接有彈簧梁6；第二基座2正中設置有L-懸臂梁7，L-懸臂梁7、第一支撐梁4、第二支撐梁5、第一基座1及第二基座2頂部正中開設有凹槽9，光纖8粘貼于凹槽9底部正中。

所述光纖8包括一段少模光纖8-1及與少模光纖8-1的兩端嵌接在一起的單模光纖8-2組成，少模光纖8-1的纖芯直徑大于單模光纖8-2纖芯直徑。

所述少模光纖8-1在彈簧梁6間懸空設置，單模光纖8-2在L-懸臂梁7與第二基座2間懸空設置，少模光纖8-1及單模光纖8-2的懸空處分別刻有少模光纖光柵10和單模光纖光柵11。

所述L-懸臂梁7包括連接于第二基座2的連接梁7-1及連接梁7-1頂部懸空設置的質量梁7-2。

所述少模光纖光柵10和單模光纖光柵11的反射光譜不相互重疊。

基于上述少模光纖光柵三參量復合傳感器的工作方法，具體操作步驟如下：

步驟一、將少模光纖光柵三參量復合傳感器通過通孔3用螺釘固定在待測物體表面；

步驟二、測量應變信號及溫度信號