[发明专利]一种基于碳化硅光纤F-P谐振腔的振动加速度传感装置

说明书

技术领域

本发明涉及光纤传感装置技术领域，具体指一种基于碳化硅光纤F-P谐振腔的振动加速度传感装置。

背景技术

振动是常见且重要的物理量,航空发动机、重型燃气轮机、高温铸造设备等系统运行过程中，对设备振动情况进行实时监测可及时发现异常状况，提高设备的使用寿命。为了更加准确地测量超高温环境下设备的振动情况，需要将传感器安装在设备内部使其靠近振源采集信号。目前，高温振动测量领域多采用电类传感器测量设备的振动情况，其传感器的制作材料为压电陶瓷，该类传感器的耐温能力通常不超过1000℃，无法满足1200℃以上超高温环境下振动信号的测量。因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

针对以上问题，本发明提供一种结构合理、耐高温、稳定可靠的基于碳化硅光纤F-P谐振腔的振动加速度传感装置。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明所述的一种基于碳化硅光纤F-P谐振腔的振动加速度传感装置,包括封装壳体、陶瓷基座、蓝宝石光纤和振动敏感片，陶瓷基座固设于封装壳体内，陶瓷基座的上端面上设有方形的固定凹槽，振动敏感片嵌设于固定凹槽的上端开口内；所述陶瓷基座的下端设有贯通固定凹槽的中心通孔，蓝宝石光纤穿设于中心通孔内且蓝宝石光纤的上端面与振动敏感片间隔设置构成光纤F-P谐振腔。

进一步而言，所述振动敏感片为碳化硅基材采用MEMS工艺制备的四悬臂结构，振动敏感片与固定凹槽上端口之间粘接有耐高温无机胶。

进一步而言，所述中心通孔内设有光学校准器，陶瓷基座上设有陶瓷螺钉，陶瓷螺钉横向穿入陶瓷基座且与光学校准器固定连接；所述蓝宝石光纤的上端穿设于光学校准器内，且蓝宝石光纤的上端面与振动敏感片间隔设置。

进一步而言，还包括宽带光源、耦合器、快速调Q光学信号解调单元和处理终端，所述耦合器的三个端子上均连接有石英光纤，且其中两条石英光纤分别与宽带光源和快速调Q光学信号解调单元连接，快速调Q光学信号解调单元通过数据线与处理终端连接，所述耦合器另一个端子上的石英光纤与蓝宝石光纤下端熔接。

进一步而言，所述封装壳体包括底板，底板上设有中空的封盖，底板内侧面上设有封装基座，陶瓷基座嵌装在封装基座上且与其固定连接，底板上设有与中心通孔连通的穿线通孔。

进一步而言，所述封装壳体的外侧设有金属基座，且金属基座与底板之间连接有陶瓷连杆。

本发明有益效果为：本发明结构合理，采用碳化硅基四悬臂结构的振动敏感片封装在氧化锆陶瓷基座上，与蓝宝石光纤端面间隔构成光纤F-P谐振腔，封装壳体及其内部配件均可耐受1200℃以上的高温环境，光纤F-P谐振腔内的光信号反射由快速调Q光学信号解调单元解析并显示在处理终端，可实现超高温环境下的振动或加速度检测，整体结构本征安全、测量范围大、测量精度高。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的封装壳体内部放大结构示意图。

图中：

1、封装壳体；2、陶瓷基座；3、振动敏感片；4、蓝宝石光纤；11、底板；12、封盖；13、封装基座；14、穿线通孔；15、金属基座；16、陶瓷连杆；21、固定凹槽；22、中心通孔；23、光学校准器；24、陶瓷螺钉；41、宽带光源；42、耦合器；43、快速调Q光学信号解调单元；44、处理终端；45、石英光纤。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明的技术方案进行说明。

如图1所示，本发明所述的一种基于碳化硅光纤F-P谐振腔的振动加速度传感装置,包括封装壳体1、陶瓷基座2、蓝宝石光纤4和振动敏感片3，陶瓷基座2固设于封装壳体1内，陶瓷基座2的上端面上设有方形的固定凹槽21，振动敏感片3嵌设于固定凹槽21的上端开口内，振动敏感片3内侧面与固定凹槽21底面间隔设置从而构成空腔结构；所述陶瓷基座2的下端设有贯通固定凹槽21的中心通孔22，蓝宝石光纤4穿设于中心通孔22内且蓝宝石光纤4的上端面与振动敏感片3间隔设置构成光纤F-P谐振腔；所述封装壳体1是耐高温合金体，陶瓷基座2由氧化锆材料制作，振动敏感片3为碳化硅基材采用MEMS工艺制备的四悬臂结构，振动敏感片3与固定凹槽21上端口之间粘接有耐高温无机胶，从而保证传感装置的探头部件在超过1200℃环境下正常工作，。