本实用新型专利技术属于振动和压力传感器设计技术，涉及的对FBG振动‑压力传感探头的改进。其特征在于：所述的振动和压力传感探头由光纤光栅(6)、压力敏感橡胶层(5)、第一铝片散射层(10)、第一硅橡胶基体层(11)、第二铝片散射层(12)、第二硅橡胶基体层(7)、第三铝片散射层(13)、第三硅橡胶基体层(14)和第四铝片散射层(8)组成。本实用新型专利技术提出了一种改进的FBG振动‑压力传感探头，能保持FBG传感器高实时性的优点；另外，增加了传感探头的测压力信号能力，实现了振动和压力测量的双功能。
【技术实现步骤摘要】
本技术属于振动和压力传感器设计技术，涉及的对FBG振动-压力传感探头的改进。
技术介绍
在工业系统中通常都存在着振动，其中大部分为不可控的振动，需要进行有效监控。FBG传感器无疑是实时传感领域的新星，适用于振动监控。但是，在监控中，通常需要对环境振动信号进行滤波处理。在常规的振动滤波中需要通过软件对探测到的信号进行分析和处理，但是这样的处理方法降低了传感的实时性。另外在使用FBG对压力信号检测时，也常受环境振动影响产生零漂。目前的一种FBG振动传感探头的结构参见图1，光纤光栅埋于弹性材料中，上下分别胶接质量块和基体块，当结构受振动时，质量块由于重力作用将振动转化为对弹性材料的作用力，弹性材料由于受质量块作用产生了周期性的横向变形。光纤光栅通过测量变形周期及变形强度，即可实现对振动频率、强度的测量。其缺点是：第一、需要对该传感探头采集到的振动信号进行软件滤波处理，降低了传感的实时性。由于光纤光栅传感器与其他传感器相比，其主要优点是实时性好，若采用软件滤波处理，则上述实时性好将受到很大削弱。第二、该传感探头只有一段栅区，只能作为测振传感探头使用，不能测量压力信号，更不能具有振动和压力双测量功能。
技术实现思路
本技术的目的是：提出一种改进的FBG振动-压力传感探头，以便保持FBG传感器高实时性的优点；另外，增加传感探头的测压力信号能力，实现振动和压力测量的双功能。本技术的技术方案是：一种FBG振动和压力传感探头，包括一根带有栅区的光纤光栅，其特征在于：所述的振动和压力传感探头由光纤光栅6、压力敏感橡胶层5、第一铝片散射层10、第一硅橡胶基体层11、第二铝片散射层12、第二硅橡胶基体层7、第三铝片散射层13、第三硅橡胶基体层14和第四铝片散射层8组成；第四铝片散射层8为圆形或矩形的铝板，在第四铝片散射层8的上表面上有一个圆形的凸台，该凸台的轴线和第四铝片散射层8
的轴线共线，在第四铝片散射层8凸台外面的台阶面上有沿周边均布的螺钉过孔9，第四铝片散射层8是振动和压力传感探头其他部件的安装基座，第四铝片散射层8的厚度δ1＝4mm～6mm；第三铝片散射层13位于第四铝片散射层8的上方，第三铝片散射层13的材质和厚度分别与第四铝片散射层8的材质和厚度相同，第三铝片散射层13的俯视轮廓尺寸和第四铝片散射层8凸台的俯视轮廓尺寸相同；第三硅橡胶基体层14位于第三铝片散射层13和第四铝片散射层8之间，通过模具浇注硅橡胶形成的第三硅橡胶基体层14将第三铝片散射层13和第四铝片散射层8粘接为整体，第三硅橡胶基体层14的厚度与第四铝片散射层8的厚度相等，第三硅橡胶基体层14的俯视轮廓尺寸和第四铝片散射层8凸台的俯视轮廓尺寸相同；第二铝片散射层12位于第三铝片散射层13的上方，第二铝片散射层12的材质和厚度分别与第四铝片散射层8的材质和厚度相同，第二铝片散射层12的俯视轮廓尺寸和第四铝片散射层8凸台的俯视轮廓尺寸相同，在第二铝片散射层12上靠近周边右边缘的位置有一个贯通上下表面的第二光纤过孔；第一铝片散射层10位于第二铝片散射层12的上方，第一铝片散射层10的材质和厚度分别与第四铝片散射层8的材质和厚度相同，第一铝片散射层10的俯视轮廓尺寸和第四铝片散射层8凸台的俯视轮廓尺寸相同，在第一铝片散射层10上靠近周边右边缘的位置有一个贯通上下表面的第一光纤过孔；光纤光栅6上带有第一栅区6b和第二栅区6d两段栅区，邻接光纤光栅6入射端6a的第一栅区6b位于第一铝片散射层10和第二铝片散射层12之间，邻接光纤光栅6出射端6e的第二栅区6d位于第二铝片散射层13和第三铝片散射层13之间，第一铝片散射层10上的第一光纤过孔和第二铝片散射层12上的第二光纤过孔同轴，连接第一栅区6b和第二栅区6d的光纤中段6c穿过上述第一光纤过孔和第二光纤过孔；第二硅橡胶基体层7位于第二铝片散射层12和第三铝片散射层13之间，通过模具浇注硅橡胶形成的第二硅橡胶基体层7将第二铝片散射层12、第三铝片散射层13和第二栅区6d粘接为整体，光纤光栅6的出射端6e从第二硅橡胶基体层7的内部向左穿出，第二硅橡胶基体层7的厚度与第四铝片散射层8的厚度相等，第二硅橡胶基体层7的俯视轮廓尺寸和第四铝片散射层8凸台的俯视轮廓尺寸相同；第一硅橡胶基体层11位于第一铝片散射层10和第二铝片散射层12之间，通过模具浇注硅橡胶形成的第一硅橡胶基体层11将第一铝片散射层10、第二铝片散射层12和位于第一铝片散射层10与第二铝片散射层12
之间的光纤中段6c粘接为整体，第一硅橡胶基体层11的厚度与第四铝片散射层8的厚度相等，第一硅橡胶基体层11的俯视轮廓尺寸和第四铝片散射层8凸台的俯视轮廓尺寸相同；压力敏感橡胶层5位于第一铝片散射层10的上表面并与该上表面粘接为整体，压力敏感橡胶层5的厚度δ2＝4mm～6mm，压力敏感橡胶层5的俯视轮廓尺寸不大于第一铝片散射层10的俯视轮廓尺寸，光纤光栅6的第一栅区6b位于压力敏感橡胶层5内部，光纤光栅6的入射端6a向左穿出压力敏感橡胶层5；压力敏感橡胶层5的轴线、第一硅橡胶基体层11的轴线、第二硅橡胶基体层7的轴线、第三硅橡胶基体层14的轴线、第一铝片散射层10的轴线、第二铝片散射层12的轴线、第三铝片散射层13的轴线和第四铝片散射层8的轴线均共线。本技术的优点是：提出了一种改进的FBG振动-压力传感探头，能保持FBG传感器高实时性的优点；另外，增加了传感探头的测压力信号能力，实现了振动和压力测量的双功能。附图说明图1是目前的一种FBG振动传感探头的结构示意图。图2是本技术的结构示意图。图3是图2的俯视图。图4是图3的A-A剖视图。具体实施方式下面对本技术做进一步详细说明。参见图2至图4，一种FBG振动和压力传感探头，包括一根带有栅区的光纤光栅，其特征在于：所述的振动和压力传感探头由光纤光栅6、压力敏感橡胶层5、第一铝片散射层10、第一硅橡胶基体层11、第二铝片散射层12、第二硅橡胶基体层7、第三铝片散射层13、第三硅橡胶基体层14和第四铝片散射层8组成；第四铝片散射层8为圆形或矩形的铝板，在第四铝片散射层8的上表面上有一个圆形的凸台，该凸台的轴线和第四铝片散射层8的轴线共线，在第四铝片散射层8凸台外面的台阶面上有沿周边均布的螺钉过孔9，第四铝片散射层8是振动和压力传感探头其他部件的安装基座，第四铝片散射层8的厚度δ1＝4mm～6mm；第三铝片散射层13位于第四铝片散射层8的上方，第三铝片散射层13的材质和厚度分别与第四铝片散射层8的材质和厚度相同，第三铝片散射层13的俯视轮廓尺寸和第四铝片散射层8凸台的俯视轮廓尺寸相同；第三硅橡胶基体层14位
于第三铝片散射层13和第四铝片散射层8之间，通过模具浇注硅橡胶形成的第三硅橡胶基体层14将第三铝片散射层13和第四铝片散射层8粘接为整体，第三硅橡胶基体层14的厚度与第四铝片散射层8的厚度相等，第三硅橡胶基体层14的俯视轮廓尺寸和第四铝片散射层8凸台的俯视轮廓尺寸相同；第二铝片散射层12位于第三铝片散射层13的上方，第二铝片散射层12的材质和厚度分别与第四铝片散射层8的材质和厚度相同，第二铝片散射层12的俯视轮廓尺寸和第四铝片散射层8凸台的俯视轮廓尺寸相本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种FBG振动和压力传感探头，包括一根带有栅区的光纤光栅，其特征在于：所述的振动和压力传感探头由光纤光栅(6)、压力敏感橡胶层(5)、第一铝片散射层(10)、第一硅橡胶基体层(11)、第二铝片散射层(12)、第二硅橡胶基体层(7)、第三铝片散射层(13)、第三硅橡胶基体层(14)和第四铝片散射层(8)组成；第四铝片散射层(8)为圆形或矩形的铝板，在第四铝片散射层(8)的上表面上有一个圆形的凸台，该凸台的轴线和第四铝片散射层(8)的轴线共线，在第四铝片散射层(8)凸台外面的台阶面上有沿周边均布的螺钉过孔(9)，第四铝片散射层(8)是振动和压力传感探头其他部件的安装基座，第四铝片散射层(8)的厚度δ1＝4mm～6mm；第三铝片散射层(13)位于第四铝片散射层(8)的上方，第三铝片散射层(13)的材质和厚度分别与第四铝片散射层(8)的材质和厚度相同，第三铝片散射层(13)的俯视轮廓尺寸和第四铝片散射层(8)凸台的俯视轮廓尺寸相同；第三硅橡胶基体层(14)位于第三铝片散射层(13)和第四铝片散射层(8)之间，通过模具浇注硅橡胶形成的第三硅橡胶基体层(14)将第三铝片散射层(13)和第四铝片散射层(8)粘接为整体，第三硅橡胶基体层(14)的厚度与第四铝片散射层(8)的厚度相等，第三硅橡胶基体层(14)的俯视轮廓尺寸和第四铝片散射层(8)凸台的俯视轮廓尺寸相同；第二铝片散射层(12)位于第三铝片散射层(13)的上方，第二铝片散射层(12)的材质和厚度分别与第四铝片散射层(8)的材质和厚度相同，第二铝片散射层(12)的俯视轮廓尺寸和第四铝片散射层(8)凸台的俯视轮廓尺寸相同，在第二铝片散射层(12)上靠近周边右边缘的位置有一个贯通上下表面的第二光纤过孔；第一铝片散射层(10)位于第二铝片散射层(12)的上方，第一铝片散射层(10)的材质和厚度分别与第四铝片散射层(8)的材质和厚度相同，第一铝片散射层(10)的俯视轮廓尺寸和第四铝片散射层(8)凸台的俯视轮廓尺寸相同，在第一铝片散射层(10)上靠近周边右边缘的位置有一个贯通上下表面的第一光纤过孔；光纤光栅(6)上带有第一栅区(6b)和第二栅区(6d)两段栅区，邻接光纤光栅(6)入射端(6a)的第一栅区(6b)位于第一铝片散射层(10)和第二铝片散射层(12)之间，邻接光纤光栅(6)出射端(6e)的第二栅区(6d)位于第二铝片散射层(13)和第三铝片散射层(13)之间，第一铝片散射层(10)上的第一光纤过孔和第二铝片散射层(12)上的第二光纤过孔同轴，连接第一栅区(6b)和第二栅区(6d)的光纤中段(6c)穿过上述第一光纤过孔和第二光纤过孔；第二硅橡胶基体层(7)位于第二铝片散射层(12)和第三铝片散射层(13)之间，通过模具浇注硅橡胶形成的第二硅橡胶基体层(7)将第二铝片散射层(12)、第三铝片散射层(13)和第二栅区(6d)粘接为整体，光纤光栅(6)的出射端(6e)从第二硅橡胶基体层(7)的内部向左穿出，第二硅橡胶基体层(7)的厚度与第四铝片散射层(8)的厚度相等，第二硅橡胶基体层(7)的俯视轮廓尺寸和第四铝片散射层(8)凸台的俯视轮廓尺寸相同；第一硅橡胶基体层(11)位于第一铝片散射层(10)和第二铝片散射层(12)之间，通过模具浇注硅橡胶形成的第一硅橡胶基体层(11)将第一铝片散射层(10)、第二铝片散射层(12)和位于第一铝片散射层(10)与第二铝片散射层(12)之间的光纤中段(6c)粘接为整体，第一硅橡胶基体层(11)的厚度与第四铝片散射层(8)的厚度相等，第一硅橡胶基体层(11)的俯视轮廓尺寸和第四铝片散射层(8)凸台的俯视轮廓尺寸相同；压力敏感橡胶层(5)位于第一铝片散射层(10)的上表面并与该上表面粘接为整体，压力敏感橡胶层(5)的厚度δ2＝4mm～6mm，压力敏感橡胶层(5)的俯视轮廓尺寸不大于第一铝片散射层(10)的俯视轮廓尺寸，光纤光栅(6)的第一栅区(6b)位于压力敏感橡胶层(5)内部，光纤光栅(6)的入射端(6a)向左穿出压力敏感橡胶层(5)；压力敏感橡胶层(5)的轴线、第一硅橡胶基体层(11)的轴线、第二硅橡胶基体层(7)的轴线、第三硅橡胶基体层(14)的轴线、第一铝片散射层(10)的轴线、第二铝片散射层(12)的轴线、第三铝片散射层(13)的轴线和第四铝片散射层(8)的轴线均共线。...
【技术特征摘要】
1.一种FBG振动和压力传感探头，包括一根带有栅区的光纤光栅，其特征在于：所述的振动和压力传感探头由光纤光栅(6)、压力敏感橡胶层(5)、第一铝片散射层(10)、第一硅橡胶基体层(11)、第二铝片散射层(12)、第二硅橡胶基体层(7)、第三铝片散射层(13)、第三硅橡胶基体层(14)和第四铝片散射层(8)组成；第四铝片散射层(8)为圆形或矩形的铝板，在第四铝片散射层(8)的上表面上有一个圆形的凸台，该凸台的轴线和第四铝片散射层(8)的轴线共线，在第四铝片散射层(8)凸台外面的台阶面上有沿周边均布的螺钉过孔(9)，第四铝片散射层(8)是振动和压力传感探头其他部件的安装基座，第四铝片散射层(8)的厚度δ1＝4mm～6mm；第三铝片散射层(13)位于第四铝片散射层(8)的上方，第三铝片散射层(13)的材质和厚度分别与第四铝片散射层(8)的材质和厚度相同，第三铝片散射层(13)的俯视轮廓尺寸和第四铝片散射层(8)凸台的俯视轮廓尺寸相同；第三硅橡胶基体层(14)位于第三铝片散射层(13)和第四铝片散射层(8)之间，通过模具浇注硅橡胶形成的第三硅橡胶基体层(14)将第三铝片散射层(13)和第四铝片散射层(8)粘接为整体，第三硅橡胶基体层(14)的厚度与第四铝片散射层(8)的厚度相等，第三硅橡胶基体层(14)的俯视轮廓尺寸和第四铝片散射层(8)凸台的俯视轮廓尺寸相同；第二铝片散射层(12)位于第三铝片散射层(13)的上方，第二铝片散射层(12)的材质和厚度分别与第四铝片散射层(8)的材质和厚度相同，第二铝片散射层(12)的俯视轮廓尺寸和第四铝片散射层(8)凸台的俯视轮廓尺寸相同，在第二铝片散射层(12)上靠近周边右边缘的位置有一个贯通上下表面的第二光纤过孔；第一铝片散射层(10)位于第二铝片散射层(12)的上方，第一铝片散射层(10)的材质和厚度分别与第四铝片散射层(8)的材质和厚度相同，第一铝片散射层(10)的俯视轮廓尺寸和第四铝片散射层(8)凸台的俯视轮廓尺寸相同，在第一铝片散射层(10)上靠近周边右边缘的位置有一个贯通上下表面的第一光纤过孔；光纤光栅(6)上带有第一栅区(6b)和第二栅区(...
【专利技术属性】
技术研发人员：林思婧，王晶晶，孙明，赵尚武，
申请(专利权)人：北京青云航空仪表有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。