[发明专利]一种光纤光栅加速度传感器

说明书

本发明涉及一种光纤光栅加速度传感器，属于光纤传感器技术领域。该光纤光栅加速度传感器包括：壳体和置于所述壳体内的质量块、杠杆臂、支点弹性片、光栅支座和光纤光栅。所述支点弹性片的一端固定于所述壳体内底部，所述支点弹性片的另一端与所述杠杆臂的一端连接。所述光栅支座与靠近所述支点弹性片的所述杠杆臂连接。所述杠杆臂的另一端与所述质量块连接。所述光纤光栅用于测量振动激励的加速度，其两端平行于所述杠杆臂表面延伸至所述壳体外部。该光纤光栅加速度传感器结构简单，一致性好，从根本上解决传统悬臂梁型传感器的灵敏度与频率范围相矛盾的问题。

技术领域

本发明属于光纤传感器技术领域，具体涉及一种光纤光栅加速度传感器。

背景技术

当今各行各业对振动检测都有着巨大需求，如机械系统的运行监测，复合材料的结构性能检测，桥梁、大坝的安全监测，油、气田、煤炭和各种矿藏的开采勘探，岩石、岩土结构的振动监测等。与传统的电子类振动传感器相比，光纤Bragg光栅(FBG)振动传感器在工作过程中无需电源驱动，适宜在易燃易爆的场合中使用(比如油、气井)，安全可靠；FBG具有良好的化学稳定性，可在各种腐蚀环境中正常工作；FBG振动传感过程中的光波频率比电磁波高很多，具有良好的抗电磁干扰特性；使用光纤传输信号，损耗小，可实现远距离控制测试；利用波分复用(DWDM)、时分复用(OTDM)等技术实现多点分布式测量。这些优势使得FBG振动传感器具有巨大的应用潜能和推广价值。

传感器的灵敏度越高，对微弱的振动信号的探测能力则越强。传感器的谐振频率决定了其可测量振动信号的频率范围，谐振频率越高，其可测量的频率范围越宽。目前，FBG振动传感器主要包括：HB系列高灵敏度FBG振动传感器和HD系列宽频率范围FBG振动传感器。HB系列传感器对高频振动信号的探测能力不足，而HD系列传感器灵敏度较低，对微弱振动信号的探测能力不足，同时易受环境的扰动。这些不足严重阻碍了FBG振动传感器的推广和工程化应用。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种光纤光栅加速度传感器，以有效地改善上述问题。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明实施例提供了一种光纤光栅加速度传感器，包括：壳体和置于所述壳体内的质量块、杠杆臂、支点弹性片、光栅支座和光纤光栅。所述支点弹性片的一端固定于所述壳体内底部，所述支点弹性片的另一端与所述杠杆臂的一端连接，用于固定所述杠杆臂。所述光栅支座与靠近所述支点弹性片的所述杠杆臂连接，用于固定所述光纤光栅。所述杠杆臂的另一端与所述质量块连接，用于固定所述质量块。所述光纤光栅用于测量振动激励的加速度，其两端平行于所述杠杆臂表面延伸至所述壳体外部。其中，所述质量块、所述杠杆臂、所述支点弹性片和所述光栅支座按照杠杆结构进行设计。

在本发明较佳的实施例中，所述质量块包括：第一凸起端，所述质量块通过所述第一凸起端与所述杠杆臂连接。

在本发明较佳的实施例中，所述光纤光栅加速度传感器还包括：第一限位柱，所述质量块设置有与所述第一限位柱相匹配的第一孔，所述第一限位柱置于所述第一孔内，通过调节所述第一限位柱与所述壳体的第一内侧壁之间的高度来限制所述质量块的位移，以限制所述质量块的偏移量。

在本发明较佳的实施例中，所述光纤光栅加速度传感器还包括：第二限位柱，所述壳体的内侧壁设置有与所述第二限位柱相匹配的第二孔，所述第二限位柱置于所述第二孔内，通过调节所述第二限位柱与所述质量块之间的高度来限制所述质量块的位移，以限制所述质量块的偏移量。

在本发明较佳的实施例中，所述光纤光栅加速度传感器还包括：基座，所述基座与所述支点弹性片相对设置于所述质量块的两侧，所述质量块包括：第二凸起端，所述基座用于限制所述第二凸起端的位移，以限制所述质量块的偏移量。

在本发明较佳的实施例中，所述基座包括：限位孔，所述限位孔的直径大于所述第二凸起端的直径，所述第二凸起端置于所述限位孔内。