[发明专利]一种光纤压力和加速度传感器及其安装标定方法

权利要求书

1.一种光纤压力和加速度传感器，其特征在于，包括贯穿外壳(1)的光纤弦式应变传感器(2)和温度补偿传感器(3)，所述外壳(1)内设置有边缘厚中间薄的感振膜片(4)，所述感振膜片(4)的下端通过光纤支架(5)支撑，所述感振膜片(4)上端的中部安装有质量块(6)，所述光纤弦式应变传感器(2)从所述光纤支架(5)、感振膜片(4)和质量块(6)的中间沿轴向贯穿且所述光纤弦式应变传感器(2)预拉伸后分别与所述光纤支架(5)底端内壁和所述感振膜片(4)内壁粘接。

2.根据权利要求1所述的光纤压力和加速度传感器，其特征在于，所述感振膜片(4)包括外环和固定于外环内壁上的圆盘式薄片，所述光纤支架(5)支撑于所述外环上，所述质量块(6)安装于所述薄片上。

3.根据权利要求1所述的光纤压力和加速度传感器，其特征在于，所述感振膜片(4)中间的顶面上一体成型有平面螺旋凸台，所述质量块(6)的底面上加工有供所述平面螺旋凸台嵌入的平面螺旋凹槽，所述平面螺旋凸台的顶面紧贴于所述平面螺旋凹槽的顶面，所述平面螺旋凸台的外壁面紧贴于所述所述平面螺旋凸台的凹槽的内壁面。

4.根据权利要求1所述的光纤压力和加速度传感器，其特征在于，所述光纤支架(5)包括固定连接为一体的支架底板(51)和锥形罩(52)，所述锥形罩(52)的大径端面与所述感振膜片(4)的底面固定连接。

5.根据权利要求4所述的光纤压力和加速度传感器，其特征在于，所述感振膜片(4)的外径不小于所述锥形罩(52)的大径端外径。

6.根据权利要求1所述的光纤压力和加速度传感器，其特征在于，所述温度补偿传感器(3)设置于所述质量块(6)外侧并贯穿所述感振膜片(4)和所述光纤支架(5)。

7.根据权利要求1所述的光纤压力和加速度传感器，其特征在于，所述感振膜片(4)的边缘固定连接于所述壳体(1)的轴孔(11)中，所述轴孔(11)贯穿所述壳体(1)的顶端并通过可拆卸连接的盖板(12)密封，所述外壳(1)的底端固定有安装板(13)。

8.根据权利要求1所述的光纤压力和加速度传感器，其特征在于，所述光纤弦式应变传感器(2)为光纤光栅应变传感器或光纤珐珀应变传感器。

9.一种权利要求1～8任一所述的光纤压力和加速度传感器的安装标定方法，其包括：

S1，在石英光纤上使用紫外光刻写光栅，并筛选出光谱性能最好的两个光纤光栅分别作为光纤弦式应变传感器和温度补偿传感器；

S2，组装光纤压力和加速度传感器；

S3，将光纤压力和加速度传感器安装在振动台的待测物上，通过振动台的信号发生器产生一定加速度值和幅值的振动信号，通过FBG解调仪解调得到光纤弦式应变传感器和温度补偿传感器的反射光谱，记录加速度值与反射光谱波长的对应值；

S4，振动台给待测物产生一定的外界激励，并计算在外界激励振动作用下，光纤弦式应变传感器和温度补偿传感器的中心波长变化差值Δλ_B：

其中，Δλ_B1和Δλ_B2分别是振动引起的光纤弦式应变传感器和温度补偿传感器的中心波长变化量，λ_B11和分别是光纤弦式应变传感器受应变变化和温度影响后以及温度补偿传感器受温度影响后的中心波长，和分别是光纤弦式应变传感器和温度补偿传感器的初始波长，K_T为温度系数，K_B为振动引起得光纤光栅弦向应变系数，ΔT和Δε分别为波长和应变的改变量；

S5，进行多次试验并对得到的数据进行拟合后得到中心波长变化差值Δλ_B与对应的外界激励信号的加速度值的关系。