[发明专利]一种光纤型振动传感测量系统

说明书

本发明请求保护一种光纤型振动传感测量系统，特别涉及一种基于悬臂梁结构的刻槽型光纤振动传感系统。主要包括支撑结构、弹性悬臂梁、测试质量块、固定光纤梁、连接光纤、刻槽型光栅、可变光衰减器、平衡光探测器、电子频谱分析仪、偏振控制器；在悬臂梁末端施加测试质量块，测试质量块可以实现振动振幅及加速度信号的探测，采用光驱动的方式对测试模块进行驱动，加速度产生悬臂梁的相对位移变化来转换为光信号的变化，本发明主要通过检测光信号变化转换为测量载体的加速度及振幅，结构简单，工艺成本低且不会受到物体振动方向的限制，具有实际的应用价值。

技术领域

本发明涉及光纤型振动传感器测量领域，具体涉及一种光纤型振动传感测量系统。

背景技术

光纤型传感器作为一种波长调制型的光子器件，不仅具有质量轻、体积小、精度高、可复用性、抗腐蚀性和免电磁干扰等优点，且具有商业化的应用。振动是一种常见的现象，在工程实践中对于振动问题的合理解决方案，具有重要的工程应用价值。在结构应变监测或者传感器设计中，通常需将光纤光栅粘贴于被测对象或者弹性体表面或者埋入其中，进而实时感知被测体对应的振动应变值。为此粘贴层的效果直接决定了被测体应变测量的精度以及传感器测试的重复性，其广泛的应用于博物馆、体育馆、通信基站、油漆管等，具有非常重要的应用价值。

光纤型振动传感器依据其工作原理主要分为：光强度调制、模式调制、偏振态调制、相位调制及波长调制型。对于便于工程实现的光纤型振动传感器一般都是采用强度调制型。

传统型的光纤振动传感器的研究都基于被测体受到轴向力作用的假设，而在实际测量中许多被测件还会受到弯矩作用而产生应变，等臂悬臂梁振动测试点扰度并不对称，在一定程度上受扰度不同影响测试振动测试加速度及振幅的效果。本文针对应用于受弯件的刻槽型光纤光栅应变传递规律进行分析。这种传感器采用特殊悬臂梁结构，能够有效地减小因环境噪声和温度带来的信号噪声和失真，让测试效果更准确，灵敏度更高，此外还可以转动电动分度头，可以实现对物体角速率的检测，刚性悬臂梁在转动的过程中，由于质量块重力作用会产生周期性形变，检测周期性形变就可以得到周期性信号，解算周期性信号就得出刚性结构的转动角速度；

现有的光强调制型光纤振动传感系统一般原理为：入射光由于受到被测强度的调制，外壳与外部刚性连接，外部振动时外壳也随之振动，悬臂梁和质量块因惯性力的作用，相对外部位置会发生上下振动，当有外界扰动作用在光纤光栅上时，将引起光纤光栅折射率等光传输特性发生变化，从而引起光传输谐振波长及传输衰减发生变化，测得微弯程度可感测振幅及加速度。此类光纤振动传感器具有结构简单、便于实现等特点。现有的测量装置缺点是灵敏度低、成本高及稳定性差且不能测出受到弯矩作用而产生应变的情况。

基于以上所述，本发明提出了一种光纤型振动传感测量系统。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种同一精度水平上方便操作、平台简单、抗电磁干扰强、信息容量大、传输距离远、性能优异，降低试验平台成本，更具可行性的。本发明的技术方案如下：

一种光纤型振动传感测量系统，包括振动系统，所述振动系统包括支撑梁、悬臂梁，所述悬臂梁垂直设置于支撑梁上，所述支撑梁固定安装在支撑梁刚性梁上，所述悬臂梁上固定有一光纤，其在所述光纤上选择一位移和能量最敏感点作为刻槽光纤光栅的黏贴点，所述悬臂梁采用光敏感材料，通过在所述质量块上方采用全光脉冲使得悬臂梁振动，所述全光脉冲采用全光驱动系统，且在悬臂梁的末端位置处上下对称设置有质量块，通过设置一光检测系统测量振动加速度及振幅信号。