本发明专利技术公开了一种结构简单的新型光纤振动加速度传感器，包括：基片、悬臂梁、固定片和单模光纤，在基片四个角的尺寸相同位置上各有一个固定孔，悬臂梁安装在基片上，并靠近基片的边线，悬臂梁一端固定，另一端悬空；固定片中间施压固定悬臂梁的一端；单模光纤以被压方式固定在基片和悬臂梁之间；当振动信号作用到悬臂梁上时，悬臂梁挤压传感光纤，使光纤产生微小形变，从而使光纤末端产生的反射光功率受到振动信号的调制，光电检测器检测光功率的变化，即可确定振动信号的频率和幅度；本发明专利技术可以解决现有光纤振动加速度传感器及其解调系统结构复杂和由此带来的成本高、稳定性差等问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及振动加速度传感领域，尤其涉及一种结构简单的新型光纤振动加速度 传感器。
技术介绍
与传统的基于压电结构的振动加速度传感器相比，基于光纤结构的振动加速度传 感器具有抗电磁干扰、灵敏度高、易复用等特点，已广泛应用于土木工程、航空航天、石油化 工等各领域。测量振动加速度是振动监测常用的一种方法，根据传感原理的不同，目前广 泛研究的光纤振动加速度传感器可分为波长调制型、相位调制型、偏振调制型、强度调制型 等。波长调制型传感器采用光纤光栅作为敏感器件，相位调制型传感器采用Fabry-Perot 结构或Mach-Zehnder干涉仪实现相位调制，偏振调制型传感器通过改变光纤的偏振特性 实现振动传感，强度调制型传感器通过光纤微弯或反射镜微位移改变使光纤的透射或反射 功率随振动信号变化实现振动传感。上述传感方式存在传感器和解调系统结构复杂、价格 高、易受温度影响等问题，限制了其在许多领域的应用。 本专利技术提出了一种新型结构的基于强度调制的光纤振动加速度传感器；当机械振 动作用到悬臂梁上时，悬臂梁通过挤压光纤，使光纤产生微小的形变，光纤的形变导致部分 传导模变换为辐射模辐射到光纤外，产生光功率损耗，从而使光纤的透射率受到振动的调 制；通过解调设备检测光功率的变化，即可实现振动加速度的测量。本传感器的光路部分仅 仅是一段剥掉涂覆层的单模光纤，解调系统仅包含光源、环行器、光电检测器和数据采集设 备，所以传感器封装和解调系统都比较简单，降低了复杂性和成本；同时，由于光纤的传输 损耗几乎不受温度影响，所以传感器特性几乎不受温度影响。 由于新型光纤振动加速度传感器封装和解调系统都比较简单、成本低，且工作不 受温度影响，易于广泛在工程中应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于测量机械振动加速度的光纤振动加速度传感器， 通过测量光纤末端反射的光功率的变化实现机械振动加速度的测量，解决现有振动传感器 和解调系统结构复杂、价格高、易受温度影响等问题。 本专利技术所采用的技术方案是：新型光纤振动加速度传感器，包括：基片、悬臂梁、 固定片和单模光纤，所述基片上设有一悬臂梁，基片四个角的尺寸相同位置上各有一个固 定孔，用于将基片固定在被测物体上，其中两个用于安装固定片； 所述悬臂梁，安装在基片上，并靠近基片边线，悬臂梁一端固定，另一端悬空； 所述固定片，利用固定孔固定其两端，其中间施压固定悬臂梁的一端； 所述单模光纤，被压固定在基片和悬臂梁之间。 所述单模光纤在悬臂梁和基片间的部分涂覆层被剥掉，单模光纤的末端露出悬臂 梁部分为1mm，单模光纤的末端采用专用光纤切割刀进行处理。 所述基片为正方形。 所述悬臂梁的中轴应与基片的中心线重合。 所述单模光纤放置时，应与悬臂梁的长边垂直，且距离悬臂梁固定端边沿部分 5mm 〇 通过改变悬臂梁（3)的材料、尺寸和单模光纤（5)的位置，可以改善传感器的响应 特性。 采用上述新型光纤振动加速度传感器，可以解决现有光纤振动加速度传感器及其 解调系统结构复杂和由此带来的成本高、稳定性差等问题，减小温度对振动传感的影响，提 高振动加速度测量的精度；同时，由于只需改变悬臂梁的长度就可调整传感器的工作带宽， 生产制作更加灵活，所以上述光纤振动加速度传感器具有较高的推广应用价值。【附图说明】 图1是本专利技术的光纤振动加速度传感器的结构示意图。 其中： 1 一基片 2-固定孔 3-悬臂梁4 一固定片 5一单模光纤 图2是本专利技术的光纤振动加速度传感器应用时传感解调系统框图。 其中： 6-宽谱光源 7-环行器 8-光电检测器9 一数据采集设备 图3是本专利技术的光纤振动加速度传感器由振动引起光功率变化的原理示意图。 其中： 10-光纤纤芯11 一入射光 12-反射光 13-光纤包层 图4是实验测得的本专利技术的光纤振动加速度传感器的幅频响应曲线。【具体实施方式】 下面结合附图和实施例对本专利技术的光纤振动加速度传感器做出详细说明。 图1给出了本专利技术的光纤振动加速度传感器的具体结构，本专利技术提供的光纤振动 加速度传感器，由基片1、悬臂梁3、固定片4、固定在悬臂梁3与基片1之间的单模光纤5构 成；悬臂梁3安装固定在基片1上，基片1的四个角上分别设有四个定位孔2,用于将基片1 固定在被测物体上，其中两个用于安装固定片4。 光纤振动加速度传感器包括有基片1，基片1的实施例为正方形，其边长为50mm， 在基片1的四个角上分别设有4个直径为4mm的定位孔2 ;在基片1上设有一悬臂梁3,并 靠近基片1的边线安装，悬臂梁3 -端固定，另一端悬空；悬臂梁3通过固定片4压住一端 固定在基片1上，悬臂梁3的另一端为自由端；悬臂梁3的最佳实施例为长方形，其宽度为 8mm、厚度为0. 7mm，自由部分长度为IOmm ;悬臂梁3位于基片1的中央，悬臂梁3的中轴与 基片1的中心线重合。 在悬臂梁3的下面设有一单模光纤5,单模光纤5与悬臂梁3的长边垂直放置，距 离悬臂梁3的固定端的边沿5_ ;单模光纤在悬臂梁和基片间的部分涂覆层被剥掉，单模光 纤5的末端露出悬臂梁3的部分长度为1mm，采用专用光纤切割刀进行处理；上述标定尺寸 的误差应在0. 2mm以内。[003当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种结构简单的新型光纤振动加速度传感器，其特征在于，包括：基片、悬臂梁、固定片和单模光纤，所述基片(1)上设有一悬臂梁(3)，基片(1)四个角的尺寸相同位置上各有一个固定孔(2)，用于将基片(1)固定在被测物体上，其中两个用于安装固定片(4)；所述悬臂梁(3)，安装在基片(1)上，并靠近基片边线，悬臂梁(3)一端固定，另一端悬空；所述固定片(4)，利用固定孔(2)固定其两端，其中间施压固定悬臂梁(3)的一端；所述单模光纤(5)，被压固定在基片(1)和悬臂梁(3)之间。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：姚国珍，李永倩，杨志，尚秋峰，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：河北;13
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