一种光纤光栅传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种光纤光栅振动传感器，其包括：支架；L型臂架，其包括结合在一起形成L型的竖臂和横臂，其中所述L型臂架通过竖臂上的枢接点枢轴地连接到所述支架，使得所述L型臂架能够围绕所述枢接点相对于所述支架转动，并且其中所述横臂配置有可调节质块，其中所述可调节质块在所述横臂上的位置可调以改变所述可调节质块到所述竖臂的距离，以及/或者其中所述可调节质块的质量能够被增加或减小；以及光纤光栅，所述光纤光栅的光纤在第一固定点处被固定到所述支架并在第二固定点处被固定到所述L型臂架的竖臂，其中所述光纤光栅的光栅结构位于第一固定点和第二固定点之间。本发明专利技术的传感器频响范围广且具有可调的灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤光栅传感器
本专利技术涉及使用光纤光栅进行测量的
，具体地涉及一种光纤光栅传感器。
技术介绍
在目前的用于测量振动/位移/速度/加速度的传感器市场上，主要以利用电磁技术的传感器为主。但电磁场会产生干扰信号，可能会干扰其它设备、尤其是通信设备的运行，这使得电磁传感器不适合在诸如铁路领域的某些重要场合中应用。为了避免电磁信号对使用者的影响，近十几年来发展出了利用光进行测量及传输的光纤振动传感器。由于采用了光纤技术，光纤传感器灵敏、稳定且使用寿命长，因此受到业内广泛的欢迎。但由于光纤拉伸能力有限，目前的光纤光栅传感器主要应用在桥梁、建筑上，用来测量建筑的微小变化或微小振动。 例如，中国专利申请CN101982740A公开了一种具有悬臂梁结构的光纤光栅传感器，其中为了减少剧烈振动对光纤光栅的损伤(如崩断)而使用了限位柱结构。但是限位柱结构的使用限制了振动的测量范围，使得该传感器仅适用于测量较小的振动。 又例如，中国专利申请CN1587946A介绍了一种通过检测振动时的光反射功率与平衡时的反射功率来检测微小振动的传感器。通过该传感器，虽然可以从设计上避免光纤的任何损伤，但这种设计也是仅适用于微弱的振动。 再例如，中国专利申请CN101285847A公开了一种对温度不灵敏的光纤光栅传感器，它采用弹簧来补偿外界温度对布拉格光栅波长漂移的影响。但是该光纤光栅传感器测量振动的频率范围有限，虽然可以很灵敏，但不适用于振动频率很高的测量。
技术实现思路
基于现有技术的不足，本专利技术提出了一种新型的光纤光栅传感器。 根据本专利技术的一个方面，提供一种光纤光栅传感器，其包括:支架；L型臂架，其包括结合在一起形成L型的竖臂和横臂，其中所述L型臂架通过竖臂上的枢接点枢轴地连接到所述支架，使得所述L型臂架能够围绕所述枢接点相对于所述支架转动，并且其中所述横臂配置有可调节质块，其中所述可调节质块在所述横臂上的位置可调以改变所述可调节质块到所述竖臂的距离，以及/或者其中所述可调节质块的质量能够被增加或减小；以及光纤光栅，所述光纤光栅的光纤在第一固定点处被固定到所述支架并在第二固定点处被固定到所述L型臂架的竖臂，其中所述光纤光栅的光栅结构位于第一固定点和第二固定点之间。 根据本专利技术的一个实施例，所述光纤光栅传感器还包括弹性部件，所述弹性部件的一端固定到所述支架，另一端与所述L型臂架的竖臂相结合以对所述竖臂施加弹力，使得所述光栅结构由于所述弹力而具有一定的预形变量。 根据本专利技术的一个实施例，所述光纤光栅传感器还包括用于调节所述弹力的大小从而调节所述预形变量的调节装置。 根据本专利技术的一个实施例，所述弹性部件布置在所述支架的通孔中。 [0011 ] 根据本专利技术的一个实施例，所述弹性部件为弹簧。 根据本专利技术的一个实施例，所述弹性部件为弹簧，并且所述调节装置为沿弹簧伸缩方向插入所述弹簧中的螺钉，其中通过改变所述螺钉插入所述弹簧中的长度来改变所述弹力的大小。 根据本专利技术的一个实施例，所述螺钉具有可旋转手柄，其中通过旋转所述手柄来改变所述螺钉插入所述弹簧中的长度。 根据本专利技术的一个实施例，所述光纤光栅传感器还包括用于容纳所述光纤光栅传感器的各组件的外壳。 根据本专利技术的一个实施例，所述外壳被用橡胶密封。 根据本专利技术的一个实施例，所述外壳内灌注有硅油。 根据本专利技术的一个实施例，所述光纤光栅的光纤被配置为从所述外壳的两侧穿出。 根据本专利技术的一个实施例，所述可调节质块能够沿着所述横臂的长度方向滑动。 根据本专利技术的一个实施例，所述横臂具有沿所述横臂的长度方向的滑轨，所述可调节质块能够沿着所述滑轨滑动。 根据本专利技术的上述方面和实施例的光纤光栅传感器至少具有以下优点中的一个或多个:能够测量剧烈的振动；频响范围广；能够根据不同的振动而调整传感器的响应强度及频率；具有可灵活调节的光纤光栅预拉伸量、灵敏度。由于具有上述优点中的一个或多个，根据本专利技术的光纤光栅传感器适用于多种振动环境中。 【附图说明】 图1示出根据本专利技术的一个实施例的光纤光栅传感器的结构示意图；图2示出根据本专利技术的另一实施例的光纤光栅传感器的结构示意图；图3示出根据本专利技术的又一实施例的光纤光栅传感器的结构示意图；图4示出在振动台上测得的根据本专利技术的实施例的光纤光栅传感器的加速度-波长测试图表，其中加速度的范围为50-100m/s2 ；图5示出在振动台上测得的根据本专利技术的实施例的光纤光栅传感器的加速度-波长测试图表，其中加速度的范围为50-500m/s2 ；图6示出在增加可调节质块的质量后在振动台上测得的根据本专利技术的实施例的光纤光栅传感器的加速度-波长测试图表，其中加速度的范围为50-100m/s2 ;以及图7示出分别对应于不增加可调节质块的质量和增加可调节质块的质量这两种情况的根据本专利技术的实施例的光纤光栅传感器的共振频谱扫描曲线。 【具体实施方式】 根据本专利技术实施例的光纤光栅传感器利用布拉格反射光栅的特性来测量振动(包括振幅、速度、加速度、频率)。布拉格反射光栅的特点是只有与光栅波长相等的光能够通过光栅。当光栅被拉伸时，其反射波长发生变化。因此，可以通过测量反射光波长，来得到光栅的形变信息，即波长的改变量，从而推导出施加于传感器的振动加速度值，得到振动的加速度及频率信息(如果不是单一次的振动的话)。 图1示出了根据本专利技术的一个实施例的光纤光栅传感器的结构示意图。在该实施例中，光纤光栅传感器包括支架(图中未示出)、光纤光栅I和L型臂架2。L型臂架2包括结合在一起形成L型的竖臂21和横臂22，其中L型臂架2通过竖臂21上的枢接点23枢轴地连接到支架，使得L型臂架2能够围绕枢接点23相对于所述支架转动。光纤光栅I的光纤在第一固定点11处被固定到支架，并在第二固定点12处被固定到L型臂架2的竖臂21。光纤光栅I的光栅结构位于第一固定点11和第二固定点12之间。 横臂23配置有可调节质块24。可调节质块24在横臂22上的位置可调，以改变可调节质块24到竖臂21的距离。或者，也可以增加或减小可调节质块的质量，以达到与改变可调节质块24的位置相同的效果。可选地，也可以两种手段结合起来实施。在一个实施例中，可调节质块24能够沿着横臂22的长度方向滑动。可选地，横臂22配置有沿横臂22的长度方向的滑轨，可调节质块24能够沿着滑轨滑动。 L型臂架2的横臂22上的可调节质块24越靠近横臂22的远端(即到竖臂21的距离越远)或者其质量越重，传感器的灵敏度就越高，对微弱振动的测量就越准确。L型臂架2的横臂22上的可调节质块24越远离远端(即到竖臂21的距离越近)或者其质量越轻，传感器的频响范围就越大，适合测量剧烈的振动。在横臂22配置有位置可变和/或质量可调的可调节质块24的情况下，根据所测量的振动的不同，可随时调整该光纤光栅传感器的灵敏度及频响范围。 图2示出了根据本专利技术的另一实施例的光纤光栅传感器的结构示意图。与图1中的实施例的不同在于，该实施例中的光纤光栅传感器除了包括与图1相同的支架(图中未示出)、光纤光栅I和L型臂架2之外，还包括有弹性部件3。弹性部件3的一端固定到支架，另一端与L型臂架2的竖臂21相结合以对竖臂21施加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤光栅传感器，其特征在于，包括：支架；L型臂架，其包括结合在一起形成L型的竖臂和横臂，其中所述L型臂架通过竖臂上的枢接点枢轴地连接到所述支架，使得所述L型臂架能够围绕所述枢接点相对于所述支架转动，并且其中所述横臂配置有可调节质块，其中所述可调节质块在所述横臂上的位置可调以改变所述可调节质块到所述竖臂的距离，以及/或者其中所述可调节质块的质量能够被增加或减小；以及光纤光栅，所述光纤光栅的光纤在第一固定点处被固定到所述支架并在第二固定点处被固定到所述L型臂架的竖臂，其中所述光纤光栅的光栅结构位于第一固定点和第二固定点之间。

【技术特征摘要】
1.一种光纤光栅传感器，其特征在于，包括: 支架； L型臂架，其包括结合在一起形成L型的竖臂和横臂，其中所述L型臂架通过竖臂上的枢接点枢轴地连接到所述支架，使得所述L型臂架能够围绕所述枢接点相对于所述支架转动，并且其中所述横臂配置有可调节质块，其中所述可调节质块在所述横臂上的位置可调以改变所述可调节质块到所述竖臂的距离，以及/或者其中所述可调节质块的质量能够被增加或减小；以及 光纤光栅，所述光纤光栅的光纤在第一固定点处被固定到所述支架并在第二固定点处被固定到所述L型臂架的竖臂，其中所述光纤光栅的光栅结构位于第一固定点和第二固定点之间。2.根据权利要求1所述的光纤光栅传感器，其特征在于，还包括弹性部件，所述弹性部件的一端固定到所述支架，另一端与所述L型臂架的竖臂相结合以对所述竖臂施加弹力，使得所述光栅结构由于所述弹力而具有一定的预形变量。3.根据权利要求2所述的光纤光栅传感器，其特征在于，还包括用于调节所述弹力的大小从而调节所述预形变量的调节装置。4.根据权利要求2所述的光纤光栅传感器，其特征在于，所述弹性部件布置在所述支架的通孔中。5.根据权利要求2-4中任一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张清军，曹士娉，郑严，李元景，陈志强，赵自然，刘以农，徐惠康，董淑强，常建平，毛绍基，
申请(专利权)人：同方威视技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11