[發(fā)明專利]一種用于設(shè)備振動(dòng)的液體阻尼光纖傳感器

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110759121.4
• 申請(qǐng)日: 2021-07-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113324642A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳彬;劉閣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華北科技學(xué)院（中國(guó)煤礦安全技術(shù)培訓(xùn)中心）
• 主分類號(hào): G01H9/00
• 分類號(hào): G01H9/00;G01D5/353
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

一種用于設(shè)備振動(dòng)的液體阻尼光纖傳感器，其特征在于，主要由殼體、底座、主活塞、活塞桿、平衡彈簧、O型密封圈、光纖活塞和FBG傳感光纖組成；所述的殼體設(shè)置為圓柱形，內(nèi)部有“U”型通孔；所述的底座為圓形板，中部安裝有活塞桿；所述的主活塞將殼體內(nèi)部分為1#空腔和2#空腔；所述的1#空腔和2#空腔內(nèi)充滿液體；所述的FBG傳感光纖設(shè)置在活塞桿的通孔內(nèi)，一端與底座相連接，另一端穿過(guò)殼體與外部的監(jiān)測(cè)元件相連接；在活塞桿的通孔內(nèi)設(shè)置有光纖活塞，將FBG傳感光纖分為兩段，安裝有相同性能的FBG1光柵和FBG2光柵，本發(fā)明通過(guò)主活塞將設(shè)備振動(dòng)轉(zhuǎn)換為液體的縱向壓力差，隔離了設(shè)備橫向振動(dòng)的干擾以及溫度的影響，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精確有效地實(shí)現(xiàn)設(shè)備振動(dòng)監(jiān)測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光纖振動(dòng)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，特別涉及一種用于設(shè)備振動(dòng)的液體阻尼光纖傳感器領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著光纖技術(shù)的發(fā)展，光學(xué)纖維作為傳導(dǎo)介質(zhì)的光纖傳感器技術(shù)以其高的抗干擾，不受溫度、電磁等影響，也逐步應(yīng)用到設(shè)備的振動(dòng)監(jiān)測(cè)中。其中FBG(Fiber BraggartGrating)光柵由于受到應(yīng)力時(shí)，會(huì)被壓縮或拉伸，然后使光柵周期Λ發(fā)生變化，并根據(jù)光纖彈光效應(yīng)，應(yīng)力時(shí)也會(huì)改變的原理，國(guó)內(nèi)外利用FBG進(jìn)行設(shè)備的振動(dòng)監(jiān)測(cè)，提出了諸多傳感器技術(shù)方案。其中針對(duì)FBG進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測(cè)的主要技術(shù)問(wèn)題是需要克服光纖在監(jiān)測(cè)設(shè)備振動(dòng)中收到不同方向的振動(dòng)影響，進(jìn)而影響光纖反射信號(hào)的監(jiān)測(cè)。目前所采用的技術(shù)方案中多數(shù)是利用懸臂梁的方法，如發(fā)明(CN111879968A)公開(kāi)了鉸鏈?zhǔn)礁哳lFBG加速度傳感器、測(cè)試裝置及方法，傳感器包括：L型基座，所述L型基座的第一端與柔性鉸鏈的第一端連接，柔性鉸鏈的第二端與質(zhì)量塊的第一端連接；所述L型基座的第二端與光纖支架的第一端固定連接；其中，光纖支架的第一端通過(guò)第一根光纖布拉格光柵加速度傳感器與質(zhì)量塊的第二端連接；光纖支架的第二端通過(guò)第二根光纖布拉格光柵加速度傳感器與質(zhì)量塊的第二端連接；所述第一根光纖布拉格光柵加速度傳感器的軸線方向和第二根光纖布拉格光柵加速度傳感器的軸線方向，均與柔性鉸鏈的軸線方向垂直。發(fā)明(CN111239438A)公開(kāi)一種光纖光柵加速度傳感器，包括殼體，設(shè)置在殼體內(nèi)部的傳感組件，以及計(jì)算單元；傳感組件包括：與殼體底部連接的板簧；與板簧頂部連接的質(zhì)量塊；梁體，梁體包括第一臂和第二臂，第一臂和第二臂通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)件連接，轉(zhuǎn)動(dòng)件固定在殼體的側(cè)壁，第二臂遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)動(dòng)件的一端與質(zhì)量塊的頂部連接；該發(fā)明中光纖是懸置在殼體內(nèi)，仍會(huì)出現(xiàn)光柵啁啾現(xiàn)象或反射波多峰現(xiàn)象。為了克服懸臂梁的力學(xué)性能對(duì)光纖的影響，發(fā)明(CN111879970A)公開(kāi)提出了基于應(yīng)變啁啾效應(yīng)的溫度不敏感FBG加速度傳感器及方法，包括：質(zhì)量塊、M形懸臂梁、底座及光纖光柵；所述底座的一側(cè)豎直固定有支撐桿，所述支撐桿的一端固定安裝有M形懸臂梁，所述M形懸臂梁遠(yuǎn)離支撐桿的一端安裝有質(zhì)量塊；所述M形懸臂梁由兩個(gè)對(duì)稱的等強(qiáng)度三角形組成，所述光纖光柵斜向粘貼在M形懸臂梁的非均勻應(yīng)變梯度區(qū)域。該發(fā)明的技術(shù)方案是將光纖光柵粘貼在梁的應(yīng)變非均勻區(qū)，通過(guò)施加拉伸載荷使光纖光柵產(chǎn)生啁啾效應(yīng)，與單懸臂梁相比，具有強(qiáng)的抗扭能力。

可見(jiàn)目前為解決FBG光柵對(duì)設(shè)備振動(dòng)的有效監(jiān)測(cè)，不管是采用懸臂梁的多種形式還是利用懸置的方法都不能有效地克服這個(gè)技術(shù)問(wèn)題。而采用復(fù)雜的光纖反射波長(zhǎng)信號(hào)處理方法，也由于數(shù)據(jù)量大，電路復(fù)雜，實(shí)時(shí)性差等原因，很難在工程實(shí)際中得到推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

為了利用FBG光纖技術(shù)對(duì)設(shè)備振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，克服以上技術(shù)方案的缺點(diǎn)，本發(fā)明提出一種用于設(shè)備振動(dòng)的液體阻尼光纖傳感器，有效地克服FBG光纖在設(shè)備振動(dòng)中不能感受單一方向振動(dòng)的缺點(diǎn)，還能有效地避免FBG在振動(dòng)監(jiān)測(cè)過(guò)程中受到外界環(huán)境的影響，提取出設(shè)備的振動(dòng)信號(hào)特征，從而表征設(shè)備運(yùn)行的可靠性。

本發(fā)明待解決的技術(shù)問(wèn)題是如何利用FBG光纖進(jìn)行高效地實(shí)現(xiàn)設(shè)備振動(dòng)的監(jiān)測(cè)，以期達(dá)到設(shè)備安全運(yùn)行的目的。

為解決上述的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出以下技術(shù)方案：