[发明专利]一种光纤光栅三维振动传感器

摘要

本发明提供了一种光纤光栅三维振动传感器，采用单膜片敏感结构，该三维光纤光栅振动传感器包括设置在壳体内的膜片、惯性质量块，以及传感光栅，所述惯性质量块位于膜片的几何中心，并固定于膜片下方，膜片固定于外壳的内壁；所述膜片上表面设置有三个传感光栅，传感光栅通过光纤出孔与外部解调单元相连。本发明利用光纤光栅的波长传感原理，在外界振动信号作用下使传感器敏感膜片的上表面不同位置产生拉应变和扭应变，当外界振动信号作用于该结构时，引起传感器内惯性质量块的振动，进而产生惯性力和扭矩，使得封装于其上的光栅的波长漂移，通过检测三只光栅波长的变化，实现三个方向振动信号的检测。

主权项

一种光纤光栅三维振动传感器，其特征在于：所述光纤光栅三维振动传感器包括设置在传感器外壳(7)内的传感器敏感膜片(4)、惯性质量块(5)，以及传感光栅；所述惯性质量块(5)位于传感器敏感膜片(4)的几何中心，并固定于传感器敏感膜片(4)的底部，所述传感器敏感膜片(4)固定于传感器外壳(7)的内壁；所述传感器敏感膜片(4)的上表面沿圆周方向在不同的位置固定有三个所述传感光栅(3、8、9)，传感光栅串联后通过光纤出孔(2)与外部解调单元相连；三个传感光栅分别感应空间三个方向的振动信号，且通过三个传感光栅的配合实现空间任意方向振动信号检测；所述三个传感光栅分别为第一传感光栅(3)、第二传感光栅(8)和第三传感光栅(9)，其中，第一传感光栅(3)和第二传感光栅(8)封装于传感器敏感膜片(4)与惯性质量块(5)的有效接触区域边缘位置，用于感应x方向和y方向的振动，对z方向的振动不敏感；第三感光栅(9)的封装位置满足：用来感应z方向振动，对x方向和y方向的振动不敏感，d是固定于传感器敏感膜片(4)与惯性质量块的有效接触区域之外的第三传感光栅(9)与传感器敏感膜片(4)中心的距离，r1是惯性质量块(5)与传感器敏感膜片(4)的有效接触区域的半径，r2是传感器敏感膜片(4)的半径。