[实用新型]一种基于成对弱光栅的振动传感装置

说明书

技术领域

本实用新型属于加速度传感器技术领域，具体涉及一基于成对弱光栅的振动传感装置。

背景技术

振动广泛存在于各类机械运行状态中，测量振动最初采用的是千分表式振动表，这类仪器由于存在磨损、读数不便、精度差、振动信号不能传送等缺点，目前已被淘汰。电类传感器是目前使用比较广泛的一类传感器，但在强电磁场环境中，电类传感器难以克服电磁场的干扰影响，并且电类传感器在远距离监测时信号会发生很大的衰减，因此其应用也受到了限制。

基于上述原因，目前光纤光栅振动传感器成为了一个新的热点。光纤光栅振动传感的好处在于：测量信号不受光源起伏、光纤弯曲损耗、光纤连接损耗等因素的影响，抗电磁干扰能力强并且能够实现远距离监测。

专利号为ZL201410232241的中国专利“一种基于柔性铰链的光纤光栅高频加速度传感器”，公布了一种适用于恶劣环境的光纤光栅加速度传感器。该传感器芯体结构极其简单，仅由一个一体化的复合基体和一根光栅构成，两个对称质量块上方凸台的中央，夹持一个强光栅。这种结构由于使用的强光栅，只能复用40个左右的振动测点，对于需要同时测量数百上千个测点的情形，完全不能满足要求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足提供一种测量范围大的基于成对弱光栅的振动传感装置。

本实用新型所采用的技术方案为：一种基于成对弱光栅的振动传感装置，其特征在于：包括底座、质量块、凸台和光纤，在底座上固设有两个左右呈对称设置的质量块，在质量块的下端设有横向切口，在质量块上位于横向切口的内侧形成柔性铰链，两质量块的柔性铰链背向设置，在每个质量块的上方均设有一个带有光纤安装槽的凸台，所述光纤置于两凸台的光纤安装槽内，并通过紧固装置使凸台夹紧光纤，在光纤上位于两凸台的外侧设有两个全同弱光栅，构成F-P腔结构。

按上述技术方案，两个质量块上的柔性铰链对称设置。

按上述技术方案，在质量块的底端设有螺钉孔，所述底座与质量块通过螺钉固定连接。

按上述技术方案，所述底座包括方形底座本体，在方形底座本体的四周设置有向外延伸的固定板，在方形底座本体上设有多个螺钉孔。

按上述技术方案，所述紧固装置为螺栓紧固。

按上述技术方案，两个全同弱光栅对称设置在两凸台的外侧。

本实用新型所取得的有益效果为：本实用新型利用了F-P腔的传感原理，两个光栅作为反射面，两个光栅之间的光纤作为腔，形成F-P腔结构。本实用新型的质量块在振动时会绕着铰链做微小的往复运动，质量块产生的惯性力会使得光纤发生轴向的微小伸长或收缩的形变，也就导致了F-P腔的腔长发生变化，从而可以利用F-P腔的传感机理来实现加速度的测量。本实用新型可以用拉丝塔在线拉制全同弱光栅阵列，组成数百乃至数千个弱光栅对构成的F-P腔，实现大规模大范围地震精密检波监测等要求。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的质量块示意图；

图3为图2中I处局部放大示意图；

图4为本实用新型的底座示意图；

图中1、底座，2、质量块，3、螺栓，4、全同弱光栅，5、光纤，6、全同弱光栅，7、柔性铰链，8、凸台。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1-4所示，本实施例提供了一种基于成对弱光栅的振动传感装置，包括底座1、质量块2、凸台8和光纤5。所述底座1包括方形底座本体，在方形底座本体的四周设置有向外延伸的固定板，在方形底座本体上设有多个螺钉孔，在底座1上固设有两个左右呈对称设置的质量块2，在质量块2的底端设有螺钉孔，所述底座1与质量块2通过螺钉固定连接。在质量块2的下端设有横向切口，在质量块上位于横向切口的内侧形成柔性铰链7，两质量块的柔性铰链7呈对称设置，在每个质量块2的上方均设有一个带有光纤安装槽的凸台8，所述光纤凹槽的间距很窄，仅比光纤直径略宽。在所述光纤5上刻有两个发射率较弱的全同弱光栅4，所述光纤5置于两凸台8的光纤安装槽内，并通过紧固装置使凸台夹紧光纤，其中，所述紧固装置为螺栓3紧固。两个全同弱光栅6对称设置在两凸台8的外侧，构成F-P腔结构。

本实用新型利用了F-P腔的传感原理，两个全同弱光栅作为反射面，两个全同弱光栅之间的光纤作为腔，形成F-P腔结构。工作时，将传感器底座通过螺栓固定在待测物体上，在外界激励振源的作用下传感器随物体一起振动，质量块在振动时会绕着柔性铰链做微小的往复运动，质量块产生的惯性力会使得光纤发生轴向的微小伸长或收缩的形变，也就导致了F-P腔的腔长发生变化，从而可以利用F-P腔的传感机理来实现加速度的测量。光源发出的光分别经由两个全同弱光栅反射回来形成干涉，该干涉信号可由动态波长解调仪在计算机上显示出来，该干涉信号的频率与F-P腔长成线性关系。因此可由该干涉信号频率的变化得出F-P腔长的变化，从而实现外界机械振动加速度的测量。