[发明专利]基于光纤激光器的波长可调式加速度传感器

说明书

本发明涉及一种加速度传感器，特别公开了一种基于光纤激光器的波长可调式加速度传感器。该波长可调式加速度传感器，包括安装于外壳内底部的本体结构，其特征在于：所述本体结构包括与外壳底部连接的基座，基座两侧对称安装有铰链，两铰链上连接有对称的质量块，质量块上开有横槽并安装有贯穿横槽的紧定螺钉，质量块顶端设置有竖直的延长杆；延长杆顶端安装有温度补偿体，外壳两侧对称安装有伸入内部的支撑管，光纤激光器穿过温度补偿体且两端尾纤穿出支撑管。本发明结构设计合理，具有高灵敏度、宽频带，有效改善了传感器的频响特性，实现了地交叉灵敏度、波长可调节、具有温度补偿的功能，适于广泛推广应用。

（一）技术领域

本发明涉及一种加速度传感器，特别涉及一种基于光纤激光器的波长可调式加速度传感器。

（二）背景技术

光纤加速度传感器以光纤作为传感和信号传输媒介，利用被测量振动等信号对光纤产生的调制，还原振动的加速度量。与传统电子类传感器相比，具有灵敏度高、抗电磁干扰、不怕水、信号传输远、可靠性高等有点。特别是基于光纤激光器的光纤加速度传感器，还具有分辨率高、易于复用成阵、结构简单体积小等优势，在设备振动监测、地震检波、军事安防等领域有重要应用。

现有的基于光纤激光器的加速度传感器主要通过质量块弹性结构构成的惯性敏感结构来检测微震的加速度信号。黄俊斌等发明了一种潜艇用光纤激光加速度传感器及其制作方法和工作方法，采用质量块和毛细管结构，拓宽光纤激光加速度传感器的工作频带并改善其频响特性，完善了光纤激光加速度传感器的封装工艺一致性，但没有有效限制交叉灵敏度；张文涛等发明了一种可用于陆地及水下的光纤激光检波器，采用质量块和双膜片的圆筒型结构，虽然体积较为小巧，但灵敏度较低。此外，上述方案均存在但灵敏度较低、封装制作时不易控制光纤激光器的波长且存在外壳热膨胀导致对光纤激光器的附加拉力，温度范围有限等问题。

（三）发明内容

本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种灵敏度高、频带宽、交叉灵敏度低的基于光纤激光器的波长可调式加速度传感器。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种基于光纤激光器的波长可调式加速度传感器，包括安装于外壳内底部的本体结构，其特征在于：所述本体结构包括与外壳底部连接的基座，基座两侧对称安装有铰链，两铰链上连接有对称的质量块，质量块上开有横槽并安装有贯穿横槽的紧定螺钉，质量块顶端设置有竖直的延长杆；延长杆顶端安装有温度补偿体，外壳两侧对称安装有伸入内部的支撑管，光纤激光器穿过温度补偿体且两端尾纤穿出支撑管。

本发明中，外壳用于保护内部结构，基座与外壳连接，其两侧的铰链可绕中心产生扭转变形，两对称的质量块在加速度作用下带动铰链产生变形，且通过调节紧定螺钉，可以是延长杆相对质量块产生偏移；温度补偿体用于补偿本体结构热膨胀产生的形变，光纤激光器用于通过波长变化测量加速度，而支撑管用于保护光纤激光器的尾纤，且降低尾纤自振效应。

本发明的更优技术方案为：

所述温度补偿体和支撑管安装于同一水平线的高度上，实现光纤激光器的水平安装。

所述外壳和本体结构为低膨胀系数合金材料，优选为invar合金材料；温度补偿体为相对本体结构膨胀系数高的合金材料，优选为不锈钢材料。

所述温度补偿体与延长杆在相对于本体结构的外侧面接触并形成耦合面，两者的耦合方式为焊接或螺纹连接；光纤激光器与温度补偿体的耦合点在温度补偿体相对于本体结构的内侧位置，两者的耦合方式为环氧胶粘结或焊接。

所述温度补偿体上开设有中心通孔，光纤激光器穿过中心通孔

所述光纤激光器具有预紧力，且预紧力为0.1-0.5N；通过调节紧定螺钉，可以对光纤激光器的预紧力进行调节，从而调节光纤激光器的中心波长。

所述本体结构为合金材料经线切割或激光切割而成，有效提高本体结构的一致性。