[发明专利]一种啁啾光栅振动传感器及其检测系统

说明书

一种啁啾光栅振动传感器及其检测系统，传感器包括传输光纤（1）、传感器外壳（5）、细钢管（4）、2个啁啾光纤光栅（7），传感器外壳（5）中设置有中空的腔体（8），腔体（8）中充满阻尼液（9），且腔体（8）中设置有质量块（3），细钢管（4）穿过质量块（3），传输光纤（1）穿过细钢管（4），2个啁啾光纤光栅（7）形成1对啁啾光栅对，2个啁啾光纤光栅（7）以质量块（3）为中心对称刻置在传输光纤（1）上；检测系统包括宽带光源、光耦合器、光纤光栅振动传感器组（10）、波分复用器、光电探测器阵列和信号采集处理器。增强了系统的检测能力，能够实现对多台机械装备振动状态的同步检测。

技术领域

本发明涉及一种振动传感器，更具体的说涉及一种啁啾光栅振动传感器及其检测系统，属于旋转机械状态监测和光纤传感技术领域。

背景技术

振动是一切运动物体的固有特性，振动信号中包含着丰富的物体状态信息；因此，振动信号检测技术是了解和把握物体运动状态的基础和关键技术之一。在机械装备的检测和诊断中，振动检测技术发挥着重要作用；可以说，振动检测方法是机械装备状态检测和故障诊断中最有发展前景的方法之一。

在机械装备的振动检测中，目前使用较为广泛的是以电磁类传感器为主的检测方法，如哈尔滨工业大学开发了具有代表性的机械状态监测与故障诊断系统—MMMD系统；北京化工大学的高金吉院士团队监测了5700多套机泵，建立了设备远程监测网和基于SOA架构的维修和安全保障信息化智能化平台；美国的本特利公司开发的电涡流式位移振动传感器在机械设备监测领域得到了广泛应用。但是，对于特殊环境，如高温、高压、易燃、易爆等危险场合下的机械装备检测，上述检测仪器和方法则难以胜任。

由于光纤传感技术具有无电检测、本征安全的特点，使其成为危险检测领域中一种新的重要检测手段。对于机械装备振动信号的光纤传感检测，光纤传感器及其信号解调方法是关键；机械装备的振动检测对光纤传感器要求频响高、检测范围大、抗环境干扰能力强，然而现有的光纤振动传感器几乎很难同时满足上述要求。中国实用新型专利《一种新型的光纤光栅加速度传感器》（申请号：200720300082.7）提出了一种推挽式结构的光纤光栅加速度传感器针对机械等高频振动检测，该光纤光栅加速度传感器具有较高的谐振频率，能自动补偿环境温度变化的影响；但检测加速度最大仅为4g，难以满足高频、大振动信号的检测需求。另外，在高频振动信号解调方面，目前常用的方法是基于边沿滤波的光强解调法，其利用光纤光栅反射谱边沿近似线性的特点让两个波长近似的光栅在边沿区域形成匹配，将振动信号引起的波长变化近似线性地转换成光强，通过检测光强大小来测定振动信号的频率和幅值；该方法具有解调速度快的优点，但其检测能力有限，系统检测仪表的单通道仅能解调一个振动传感信号，难以实现对多台机械装备、多个振动测点的同步检测。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的上述问题，提供一种啁啾光栅振动传感器及其检测系统。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种啁啾光栅振动传感器，包括传输光纤、传感器外壳、细钢管、2个啁啾光纤光栅，所述的传感器外壳底部设置有传感器支座，传感器外壳顶部设置有端盖，传感器外壳中设置有中空的腔体，所述的腔体中充满阻尼液，且腔体中设置有质量块，所述的细钢管穿过质量块，所述的传输光纤穿过细钢管，所述的2个啁啾光纤光栅形成1对啁啾光栅对，2个啁啾光纤光栅以质量块为中心对称刻置在传输光纤上。

所述的2个啁啾光纤光栅的反射谱3dB带宽均大于2nm，2个啁啾光纤光栅之间中心波长差小于0.5nm。

所述腔体中的阻尼液的阻尼系数为0.1。