[发明专利]一种基于光纤的高灵敏度振动传感器

说明书

本发明涉及振动传感领域，具体提供了一种基于光纤的高灵敏度振动传感器，本发明提供了一种基于光纤的振动传感器。本发明中，包括激光器、光探测器、光纤环形器、透明弹性材料部、第一固定部。应用时，振源带动第二固定部振动，第二固定部带动透明弹性材料部发生压缩或拉伸，改变反射激光的光强，反射光谱发生变化。通过在透明弹性材料部内嵌入透明刚性材料部和贵金属颗粒，增加激光在透明弹性材料部内传播时能量损耗的改变量，使反射谱中谷的位置和强度发生变化。由于贵金属颗粒产生的局域表面等离激元共振频率与贵金属颗粒的尺寸、形状、介质环境等密切相关，所以本发明具有探测灵敏度高的特点。

技术领域

本发明涉及振动传感领域，具体涉及一种基于光纤的高灵敏度振动传感器。

背景技术

振动传感在生产生活中随处可见，依据传感原理，目前常见的振动传感器有机械式、光学式、电学式。机械式为将振动参量转换成机械信号，进行测量、记录，能测量的频率较低，精度也较差；光学式为将振动参量换为光学信号，经光学系统放大后显示和记录，测量精度高，且适合高频振动的测量；电学式为利用压电材料的压电效应，将振动参量转换成电学信号，这是目前应用最广泛的振动传感器类型。电学式振动传感器在强电磁干扰环境下测量效果不佳，一般体积较大，并且由于依赖于压电材料的压电效应，测量灵敏度有限。电学式振动传感器的灵敏度已经不能满足目前的传感需求。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供了一种基于光纤的高灵敏度振动传感器，包括激光器、光探测器、光纤环形器、透明弹性材料部、第一固定部，光纤环形器的第一端口连接激光器，第二端口与透明弹性材料部的外表面固定无缝连接，第三端口连接光探测器，第一固定部连接在透明弹性材料部远离光纤环形器第二端口的一端，激光器发出的激光进入光纤环形器的第一端口，从第二端口射出，进入透明弹性材料部，经透明弹性材料部的外表面反射后进入光纤环形器的第二端口，从光纤环形器的第三端口射出，最后进入光探测器。

更进一步地，柱体截面形状为圆形、三角形、矩形、正六边形。

更进一步地，光纤环形器的第二个端口嵌入透明弹性材料部内。

更进一步地，透明弹性材料部上方还有一第二固定部，第二固定部上粘合有两个刚性伸缩杆。

更进一步地，透明弹性材料部的外表面是凹凸不平的。

更进一步地，透明弹性材料部的外表面包覆有贵金属薄膜，贵金属薄膜的材料为金或银。

更进一步地，透明弹性材料部内部嵌有透明刚性材料块。

更进一步地，透明刚性材料块的材料为二氧化硅，透明刚性材料块在透明弹性材料部内不均匀分布。

更进一步地，透明弹性材料部内嵌有贵金属颗粒，贵金属颗粒的材料为金或银。

更进一步地，贵金属颗粒分布在以光纤环形器的第二端口端面的法线为轴的圆柱面上。

本发明的有益效果：本发明提供了一种基于光纤的高灵敏度振动传感器，包括激光器、光探测器、光纤环形器、透明弹性材料部、第一固定部。应用时，振源带动第二固定部振动，第二固定部带动透明弹性材料部发生压缩或拉伸，改变反射激光的光强，反射光谱发生变化。通过在透明弹性材料部内嵌入透明刚性材料部和贵金属颗粒，增加激光在透明弹性材料部内传播时能量损耗的改变量，使反射谱中谷的位置和强度发生变化。由于贵金属颗粒产生的局域表面等离激元共振频率与贵金属颗粒的尺寸、形状、介质环境等密切相关，所以本发明具有探测灵敏度高的特点。以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是一种基于光纤的高灵敏度振动传感器的示意图。

图2是又一种基于光纤的高灵敏度振动传感器的示意图。

图3是又一种基于光纤的高灵敏度振动传感器的示意图。