[发明专利]光纤光栅加速度和应变传感器及检测方法

权利要求书

1.一种光纤光栅加速度和应变传感器，其特征为：

包括两侧支架、金属旋转臂和光纤光栅；

两侧支架分别是第一支架和第二支架，第一支架和第二支架与被测物体固定连接，金属旋转臂一端与第一支架铰接，金属旋转臂另一端与光纤光栅的一端部固定，光纤光栅的另一端侧壁与第二支架固定；

初始状态，光纤光栅两端预拉，光纤光栅具有预拉伸量，光纤光栅与金属旋转臂都保持水平。

2.根据权利要求1所述的光纤光栅加速度和应变传感器，其特征是：

所述的金属旋转臂的材质为钛合金、铬、合金钢、镍合金、铜、不锈钢、铝合金、锌合金或铝。

3.根据权利要求1所述的光纤光栅加速度和应变传感器，其特征是：

光纤光栅一端与金属旋转臂端部的固定位置为第一固定点，光纤光栅另一端与第二支架的固定位置为第二固定点，金属旋转臂与第一支架的铰接位置为以第一铰接点；

假设，第一固定点与第二固定点之间的光纤光栅长度为d，第一铰接点与第一固定点之间的金属旋转臂长度为L，P_e为光电常数，α_FBG为光纤光栅的热膨胀系数，ξ为热光系数ξ＝6.7×10^-6/℃，α_L为金属旋转臂的热膨胀系数；

初始状态时，

4.根据权利要求3所述的光纤光栅加速度和应变传感器，其特征是：

第一支架侧壁沿上下方向固定连接有两个限位块，金属旋转臂穿过两个限位块之间位置。

5.利用权利要求1至4中任一所述的光纤光栅加速度和应变传感器检测被测物体加速度或应变量的方法，包括以下步骤：

a)将光纤光栅远离金属旋转臂一侧端部与光纤光栅解调仪连接，光纤光栅解调仪收集光纤光栅的波长变化量，外部控制器与光纤光栅解调仪连接；

b)根据步骤a)中的波长变化量，当波长变化频率大于等于0.1Hz，判断为被测物体的为加速度引起被测物体的变化，外部控制器根据光纤光栅解调仪收集光纤光栅的波长变化量计算变为被测物体的加速度信息；

c)根据步骤a)中的波长变化量，当波长变化频率小于0.1Hz，判断为被测物体的为自身应变变化，外部控制器根据光纤光栅解调仪收集光纤光栅的波长变化量计算变为被测物体的应变量信息。

6.根据权利要求5所述的采集被测物体加速度或应变量的方法，其特征是：

假设，Δλ为光纤光栅的波长变化量，λ_B为光纤光栅反射波中心波长，ΔT为温度变化值，Δε_m为两支架的应变，Δε_L为金属旋转臂在第一铰接点与第一固定点之间的应变，可得：

7.根据权利要求6所述的采集被测物体加速度或应变量的方法，其特征是：

光纤光栅加速度和应变传感器测量的灵敏度是被测物体应变量的倍。