[发明专利]固有频率可变的光纤光栅加速度传感器及其测量方法

说明书

一种固有频率可变的光纤光栅加速度传感器，包括传感器外壳及其内部设置的传感单元，所述传感器外壳包括上下结合的上盖、基座，基座内设置的固定台经等强度梁与质量块相连接，等强度梁的中部与悬空设置的光纤进行张紧连接，光纤上设置有光纤光栅，所述质量块包括U型块、金属圆筒与调整螺栓，U型块包括中竖板及与其两端垂直连接的上、下横板，上、下横板上各开设有多个通孔，调整螺栓的一端位于下横板的下方，调整螺栓的另一端依次穿经下通孔、金属圆筒、垫圈、上通孔后与调整螺母相连接。本设计不仅能改变固有频率，使之适用于各种谐振频率下对振动信号的测量，而且能够有效降低横向振动对纵向加速度测量的干扰。

技术领域

本发明涉及一种加速度传感器，属于机械振动测量技术领域，尤其涉及一种固有频率可变的光纤光栅加速度传感器及测量方法。

背景技术

机械振动是指机械或结构在它的静平衡位置附近的往复弹性运动。振动发生的内在原因是机械或结构具有在振动时储存动能和势能，而且释放动能和势能并能使动能和势能相互转换的能力；外在原因是由于外界对系统的激励或者作用。工程振动量值的物理参数常用位移、速度和加速度来表示。由于在通常的频率范围内振动位移幅值量很小，且位移、速度和加速度之间都可互相转换，所以在实际使用中振动量的大小一般用加速度的值来度量。振动引起的结构应力变化和系统损伤的积累往往会造成突发性的事故,通过振动加速度信号来监测机械系统的运行状态不仅可以防止灾害事故的发生，还可以对机械系统相关部件进行损伤检测和故障诊断。

在工程振动测试领域中，测试手段与方法多种多样，但是按各种参数的测量方法及测量过程的物理性质来分，可以分成机械法、电测法、光学法三类。机械式测量方法是将工程振动的参量转换成机械信号，再经机械系统放大后，进行测量、记录，常用的仪器有杠杆式测振仪和盖格尔测振仪，机械法能测量的频率较低，精度也较差，但在现场测试时较为简单方便。电测方法是将工程振动的参量转换成电信号，经电子线路放大后显示和记录，电测法的要点在于先将机械振动量转换为电量(电动势、电荷、及其它电量)，然后再对电量进行测量，电测法灵敏度高，频率范围、动态范围和线性范围宽，便于分析和遥测，但易受电磁干扰。光学法是利用光杠杆原理、读数显微镜、光波干涉原理、激光多普勒效应和光纤等将工程振动的参量转换成光学信号，经光学系统放大后进行测量。

与一般的机械式、电子式振动传感器相比，光纤传感器除了具备传统传感器的检测性能，还可以在复杂电磁、强辐射、强腐蚀、高温、高压等特殊的环境下完成普通传感器所无法实现的测量工作，但现有的光纤传感器不能改变固有频率，只能在一种谐振频率下对振动信号进行测量，应用范围较窄。

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本专利申请的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不能改变固有频率，只适用于一种谐振频率的缺陷与问题，提供一种能改变固有频率，适用于多种谐振频率的固有频率可变的光纤光栅加速度传感器及测量方法。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种固有频率可变的光纤光栅加速度传感器，包括传感器外壳及其内部设置的传感单元，且在传感单元上设置有光纤；

所述传感器外壳包括上盖与基座，所述基座为单向开口的中空结构，基座的顶部开口与上盖相连接，基座的内部设置有与基座的底壁、侧壁均连接的固定台，该固定台的顶部与等强度梁的一端相连接，等强度梁的另一端与质量块相连接，等强度梁的中部与悬空设置的光纤进行张紧连接，光纤、等强度梁同轴设置，光纤内的悬空部位上设置有光纤光栅；