一种光纤光栅加速度传感器阵列

    专利查询2026-05-03  7


    本发明涉及光纤振动传感,尤其涉及一种光纤光栅加速度传感器阵列。


    背景技术:

    1、振动加速度是一个在各类工程学、物理学、地震学和许多其他领域中都非常重要的研究对象,振动加速度中包含着的信息通常隐藏着一些可能发生的隐患问题,反映结构本身的性质,为避免发生一系列累积性损害与突发性损害,需要对振动加速度进行实时监测,对其中信息进行判断以便采取相应措施。

    2、目前对于振动加速度的测量一般通过各类振动加速度传感器进行振动信息的收集,包括bk等压电传感器、mems光纤加速度传感器和光纤加速度传感器等等。在光纤加速度传感器中,相比于强度型与波长型的光纤加速度传感器而言,干涉型光纤加速度传感器具有灵敏度高、分辨率高、动态范围广的优点,其应用场合广泛,可以根据需求将传感器探头设计成各种各样,几何结构灵活多样;弹片式探头结构又因其方向性强成为干涉型光纤加速度计的高性能探头结构。

    3、然而目前市面上的推挽式结构的弹片式光纤加速度传感器,工作原理是将两段光纤分别粘贴在弹片的上下表面,并利用两段光纤末端的法拉第旋镜反射脉冲光。复杂的内部结构导致推挽式结构的弹片式光纤加速度传感器通常体积较大,内部结构复杂,生产成本高。并且难以制备成阵列,大多用于单点检测。


    技术实现思路

    1、有鉴于此,有必要提供一种光纤光栅加速度传感器阵列,用以解决现有技术中弹片式光纤加速度传感器内部结构复杂,导致体积尺寸大,生产成本高以及难以大容量复用的技术问题。

    2、本发明提供一种光纤光栅加速度传感器阵列,该光纤光栅加速度传感器阵列包括:多个光纤加速度传感器和多段传输光纤,光纤加速度传感器和传输光纤交替串联布置;光纤加速度传感器包括外壳以及设置于外壳内的质量块、弹片、传感光纤和两个光栅,外壳具有两个连通其内腔的光纤孔,弹片固定连接质量块和外壳,传感光纤的两端分别连接两个光栅,传感光纤的中部形成光纤环并且光纤环与弹片固定连接;传输光纤两端分别插入相邻两个光纤加速度传感器的光纤孔内并与光栅连接。

    3、进一步的,在光纤上刻出多个光栅,光栅将光纤分隔成交替布置的传感光纤和传输光纤。

    4、进一步的,光纤环为多层螺旋线形状并胶粘于弹片上表面。

    5、进一步的,每个光纤加速度传感器内的传感光纤的长度相等。

    6、进一步的,外壳为圆管结构,外壳轴线上形成一安装孔,内腔也为环绕安装孔的圆管结构。

    7、进一步的,弹片和质量块均为环绕安装孔布置的圆环形结构,弹片的外圈与外壳固定连接,弹片的内圈与质量块固定连接。

    8、进一步的,两个光纤孔同轴布置,弹片位于光纤孔的下方。

    9、进一步的,外壳包括可拆卸连接的上壳体和下壳体,光纤孔位于下壳体上。

    10、进一步的,还包括出纤夹块,出纤夹块对应安装于光纤孔处。

    11、进一步的,还包括保护套,保护套固定设置于光纤孔内并延伸至光纤孔外。

    12、与现有技术相比,本发明提供的加速度检测阵列不需要在传感器内部焊接光学器件,而是利用光纤加速度传感器内的两个光栅实现光脉冲的反射,使得光纤加速度传感器实现了内部光学结构全光纤化,结构大大简化,有利于传感器的小型化、轻量化,大大降低了成本及制作难度,并且传感器的谐振频率更高,频响范围更宽;并且还能根据实际需要串联所需数量的光纤加速度传感器,满足长距离大范围多测点的振动信号同时检测,实现大容量的加速度检测阵列。

    13、上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如下。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。



    技术特征:

    1.一种光纤光栅加速度传感器阵列,其特征在于,其包括:多个光纤加速度传感器和多段传输光纤,所述光纤加速度传感器和所述传输光纤交替串联布置;所述光纤加速度传感器包括外壳以及设置于所述外壳内的质量块、弹片、传感光纤和两个光栅,所述外壳具有两个连通其内腔的光纤孔,所述弹片固定连接所述质量块和所述外壳,所述传感光纤的两端分别连接两个所述光栅,所述传感光纤的中部形成光纤环并且所述光纤环与所述弹片固定连接;所述传输光纤两端分别插入相邻两个所述光纤加速度传感器的光纤孔内并与所述光栅连接。

    2.根据权利要求1所述的光纤光栅加速度传感器阵列,其特征在于,在光纤上刻出多个所述光栅,所述光栅将所述光纤分隔成交替布置的所述传感光纤和所述传输光纤。

    3.根据权利要求1所述的光纤光栅加速度传感器阵列,其特征在于,所述光纤环为多层螺旋线形状并胶粘于所述弹片上表面。

    4.根据权利要求1所述的光纤光栅加速度传感器阵列,其特征在于,每个所述光纤加速度传感器内的传感光纤的长度相等。

    5.根据权利要求1所述的光纤光栅加速度传感器阵列,其特征在于,所述外壳为圆管结构,所述外壳轴线上形成一安装孔,所述内腔也为环绕所述安装孔的圆管结构。

    6.根据权利要求5所述的光纤光栅加速度传感器阵列,其特征在于,所述弹片和所述质量块均为环绕所述安装孔布置的圆环形结构,所述弹片的外圈与所述外壳固定连接,所述弹片的内圈与所述质量块固定连接。

    7.根据权利要求1所述的光纤光栅加速度传感器阵列,其特征在于,两个所述光纤孔同轴布置,所述弹片位于所述光纤孔的下方。

    8.根据权利要求1所述的光纤光栅加速度传感器阵列,其特征在于,所述外壳包括可拆卸连接的上壳体和下壳体,所述光纤孔位于所述下壳体上。

    9.根据权利要求1所述的光纤光栅加速度传感器阵列,其特征在于,还包括出纤夹块,所述出纤夹块对应安装于所述光纤孔处。

    10.根据权利要求9所述的光纤光栅加速度传感器阵列,其特征在于,还包括保护套,所述保护套固定设置于所述光纤孔内并延伸至所述光纤孔外。


    技术总结
    本发明涉及一种光纤光栅加速度传感器阵列,包括:多个光纤加速度传感器和多段传输光纤,光纤加速度传感器和传输光纤交替串联布置;光纤加速度传感器包括外壳以及设置于外壳内的质量块、弹片、传感光纤和两个光栅;传输光纤两端分别与光栅连接。与现有技术相比,不需要在传感器内部焊接光学器件,而是利用两个光栅实现光脉冲的反射,使得光纤加速度传感器实现了内部光学结构全光纤化,结构大大简化,有利于传感器的小型化、轻量化,大大降低了成本及制作难度,并且传感器的谐振频率更高,频响范围更宽;并且还能根据实际需要串联所需数量的光纤加速度传感器,满足长距离大范围多测点的振动信号同时检测,实现大容量的加速度检测阵列。

    技术研发人员:唐健冠,程品增,王浩志,杨明红,甘维兵
    受保护的技术使用者:武汉理工大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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