[发明专利]一种反射式光纤加速度测量装置

说明书

本发明公开了一种反射式光纤加速度测量装置，包括测量部分和信号处理部分，测量部分包括基座、壳体和设置在壳体内的测量机构，整体密封构成一个腔体，信号处理部分包括有准直光源、左探测器、右探测器、调理放大电路、驱动电路和微控制器。本发明采用光纤为敏感元件，以悬臂梁结构构建的反射式加速度传感装置，装置具有温度自补偿、灵敏度高、动态响应好、抗电磁干扰且对局部电磁环境非侵入的特性，应用于对力、速度、加速度、振动等的监测，特别适合于复杂和强电磁环境的应用。

技术领域

本发明涉及技术为传感器测量设备领域，尤其涉及一种反射式光纤加速度测量装置。

背景技术

目前，加速度传感器是一种能够测量与加速度相关的力、位移等参数的传感器。传统加速度传感器由质量块、阻尼器、弹性元件、敏感元件和适调电路等部分组成，传感器在加速过程中，通过对质量块所受惯性力的测量，利用牛顿第二定律获得加速度值。根据传感器敏感元件的不同，常见的加速度传感器包括电容式、电感式、应变式、压阻式、压电式、以及近些年基于微机电技术的MEMS加速度传感器等。上述这些加速度传感器在使用中均存在容易受到测量环境周围空间电磁场的影响、信号线间的串扰和长信号地线电阻引起的干扰，导致所传输的振动信号发生畸变或失真。同时，加速度计的输出接头、电缆接头和电缆之间相互连接不当也会产生寄生谐波，叠加在振动信号中，从而影响检定准确度。此外，在一些需要同时精确检测电磁场参数的场合、对高压输配电设备的监测等，上述这些加速度传感器使用会造成对电磁环境的侵入式破坏、造成高压设备绝缘性能的下降等不良影响，以至于限制了传统传感器的使用。

光纤传感器在抗电磁干扰、不会产生电磁环境侵入式破坏、高灵敏度、小尺寸、重量轻、成本低，针对高温、腐蚀环境适应性等方面较一般传感器具有明显的优势，此外还具有本征自相干能力强和在一根光纤上利用复用技术实现多点复用、多参量分布式测量的独特优势。光纤传感系统主要由光源、光纤传感器、信号解调等组成，光源为系统提供光能量，光纤传感器利用光源的光波感应外界被测量的信息，外界被测量的信息通过信号解调系统实时地反映出来。光纤传感系统的发展趋势是优化测量方法，光纤传感系统的优化主要从三方面考虑，即，光源、光纤传感器及信号解调。对于传感系统的优化，主要是根据传感器的数目、配置、传感器的灵敏度和解调系统的分辨力，根据实际的测量需要，配置不同的光源、传感结构、传感器解调系统，使得成本低、测量误差小、测量精度高。因此，迫切需要一种结构合理、工艺简单、性能稳定可靠，能够实现对局部电磁环境非侵入、不影响高压设备的绝缘性能的光学加速度传感器产品，其应用与市场前景也必将广阔与潜力巨大。

发明内容

本发明的目的是提供一种反射式光纤加速度测量装置，能够实现复杂和强电磁环境下加速度的测量，且具有温度自补偿、灵敏度高、动态响应好的特征。

本发明采用的技术方案为：

一种反射式光纤加速度测量装置，其特征在于：包括测量部分和信号处理部分，测量部分包括基座、壳体和设置在壳体内的测量机构，整体密封构成一个腔体，信号处理部分包括有准直光源、左探测器、右探测器、调理放大电路、驱动电路和微控制器；

所述的测量机构包括有传输光纤、左悬臂梁、左质量块、固定反射镜、左悬臂光纤、左耦合器、中间耦合器、右耦合器、右悬臂光纤、随动反射镜、右质量块和右悬臂梁，腔体的底部分别设置有用于安装左、中间、右光纤接口的过孔；所述腔体底面中间设置有立柱，左悬臂梁和右悬臂梁分别对称的设置在立柱顶端两侧，左、右质量块分别固定设置在左悬臂梁和右悬臂梁自由端端部；

左悬臂光纤的自由端端部设置有扩束器，固定反射镜固定设置在与扩束器相对的壳体内壁上；左悬臂光纤黏贴设置在左悬臂梁上端面，且另一端与左耦合器的左接口连接，左耦合器的下行口通过光纤与左光纤接口连接，左耦合器的右接口通过光纤与中间耦合器的左口连接，左光纤接口通过光纤与左探测器连接；