[发明专利]一种光纤型振动传感测量系统

摘要

本发明请求保护一种光纤型振动传感测量系统，特别涉及一种基于悬臂梁结构的刻槽型光纤振动传感系统。主要包括支撑结构、弹性悬臂梁、测试质量块、固定光纤梁、连接光纤、刻槽型光栅、可变光衰减器、平衡光探测器、电子频谱分析仪、偏振控制器；在悬臂梁末端施加测试质量块，测试质量块可以实现振动振幅及加速度信号的探测，采用光驱动的方式对测试模块进行驱动，加速度产生悬臂梁的相对位移变化来转换为光信号的变化，本发明主要通过检测光信号变化转换为测量载体的加速度及振幅，结构简单，工艺成本低且不会受到物体振动方向的限制，具有实际的应用价值。

主权项

1.一种光纤型振动传感测量系统，包括振动系统，所述振动系统包括支撑梁(3)，悬臂梁(5)，光源(1)，所述悬臂梁(5)垂直设置于支撑梁(3)上，所述支撑梁(3)固定安装在支撑梁刚性梁(7)上，所述悬臂梁(5)上固定有一光纤(2)，其特征在于，在所述光纤(2)上选择一位移和能量最敏感点作为光纤光栅(4)的黏贴点，所述悬臂梁(5)采用光敏感材料，通过在质量块(6)上方采用全光脉冲(9)使得悬臂梁(5)振动，所述全光脉冲(9)采用全光驱动系统，所述全光驱动系统主要包括激光光源、将光束进行3DB分光的光耦合器、减少反射光对光谱输出功率稳定性产生不良影响的光隔离器、调节光相位的相位调制器、用于探测干涉条纹的光电探测器、用于感测外界变化的刻槽型光纤光栅与悬臂梁间形成的F‑P干涉仪，所述刻槽光纤光栅在悬臂梁上粘贴位置的选取是通过对悬臂梁不同粘贴位置的应力、扰度进行分析，分别计算出悬臂梁自由端的扰度、作用力量程及光纤的最大微应变，选择最佳粘贴点；所述激光光源发出的激光通过3dB光耦合器耦合进光纤，以便光功率可以均等的分开到悬臂梁上，然后光功率在3dB耦合器里面进行传输并分别到达F‑P干涉仪，一部分信号将进入光探测器，通过相应光纤光栅波长及衰减的变化可以测出振动的频率、幅度及加速度大小；且在悬臂梁(5)的末端位置处上下对称设置有质量块(6)，通过设置一光检测系统测量振动加速度及振幅信号，所述光检测系统包括激光器、分光镜、通过衰减传输光功率来实现对信号的实时控制的可变光衰减器、用于对光产生的不同偏振进行控制的光纤偏振控制器、用于提高光探测器接收信号的平衡光探测器和显示输入信号频谱特性的电子频谱分析仪，所述激光器发射的光束通过光纤射入分光镜，所述分光镜将光束分成信号光和参考光；所述信号光传输至第一可变光衰减器衰减传输光功率后再传入光纤偏振控制器，经过信号变化后通过光电探测器进行测量；测量后通过光纤输入平衡光探测器并将光信号转化为电信号；所述参考光经过光纤传输至第二可变光衰减器后再传输至平衡光探测器将光信号转化为电信号；所述平衡光探测器将电信号传输至电子频谱分析仪。