The invention requests the protection of an optical fiber type vibration sensing measuring system, in particular to a groove type optical fiber vibration sensing system based on a cantilever beam structure. Including support structure, elastic cantilever beam, fixed beam test mass, optical fiber, optical fiber connection, groove type grating, variable optical attenuator, optical detector, electronic balance, spectrum analyzer, polarization controller; apply the test mass at the end of the cantilever beam, the test mass could be used to detect the amplitude and the vibration acceleration signal, using light the way to test drive module to drive, acceleration of the relative displacement of the cantilever beam to convert the optical signal changes, the invention is mainly through the conversion of the optical signal changes to measure the carrier acceleration and amplitude, simple structure, low process cost and will not be the direction of vibration objects, and has practical application value.
【技术实现步骤摘要】
一种光纤型振动传感测量系统
本专利技术涉及光纤型振动传感器测量领域,具体涉及一种光纤型振动传感测量系统。
技术介绍
光纤型传感器作为一种波长调制型的光子器件,不仅具有质量轻、体积小、精度高、可复用性、抗腐蚀性和免电磁干扰等优点,且具有商业化的应用。振动是一种常见的现象,在工程实践中对于振动问题的合理解决方案,具有重要的工程应用价值。在结构应变监测或者传感器设计中,通常需将光纤光栅粘贴于被测对象或者弹性体表面或者埋入其中,进而实时感知被测体对应的振动应变值。为此粘贴层的效果直接决定了被测体应变测量的精度以及传感器测试的重复性,其广泛的应用于博物馆、体育馆、通信基站、油漆管等,具有非常重要的应用价值。光纤型振动传感器依据其工作原理主要分为:光强度调制、模式调制、偏振态调制、相位调制及波长调制型。对于便于工程实现的光纤型振动传感器一般都是采用强度调制型。传统型的光纤振动传感器的研究都基于被测体受到轴向力作用的假设,而在实际测量中许多被测件还会受到弯矩作用而产生应变,等臂悬臂梁振动测试点扰度并不对称,在一定程度上受扰度不同影响测试振动测试加速度及振幅的效果。本文针对应用于受弯件的刻槽型光纤光栅应变传递规律进行分析。这种传感器采用特殊悬臂梁结构,能够有效地减小因环境噪声和温度带来的信号噪声和失真,让测试效果更准确,灵敏度更高,此外还可以转动电动分度头,可以实现对物体角速率的检测,刚性悬臂梁在转动的过程中,由于质量块重力作用会产生周期性形变,检测周期性形变就可以得到周期性信号,解算周期性信号就得出刚性结构的转动角速度;现有的光强调制型光纤振动传感系统一般原理为:入射光 ...
【技术保护点】
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,通过在所述质量块(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,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。
【技术特征摘要】
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,通过在所述质量块(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,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。2.根据权利要求1所述的光纤型振动传感测量系统,其特征在于: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检测器,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。3.根据权利要求1或2所述的光纤型振动传感测量系统,其特征在于:所述振动系统还包括电动分度头,所述电动分度头不旋转时当作支撑块,在旋转时可以实现对物体角速率的检测,刚性悬臂梁在转动的过程中,由于质量块重力作用会产生周期性形变,检测周期性形变就可以得到周期性信号,通过光束与光路输出的光束经过光电探测器可以形成电信号,将电信号作为输入接入到频谱分析仪中通过两路信号之间的频率变化解算周期性信号就得出刚性结构的转动角速度。4.根据权利要求1或2所述的光纤型振动传感测量系统,其特征在于: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...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘宇,李云梅,周帆,路永乐,郭俊启,邸克,钟懿,向磊,
申请(专利权)人:重庆邮电大学,
类型:发明
国别省市:重庆,50
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