一种基于水银填充毛细玻璃管的振动传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于水银填充毛细玻璃管的振动传感器，包括毛细玻璃管，毛细玻璃管两端平整，其中部填充有一段水银，毛细玻璃管内部的水银与毛细玻璃管两端留出若干毫米的空隙；毛细玻璃管两端设置有输入光纤和输出光纤，振动传感器的输入端通过输入光纤与可调谐单波长激光器连接，输出端通过输出光纤与光子探测器连接。本实用新型专利技术通过选用填充有水银的毛细玻璃管，能在高温，低温与酸性环境下工作，也不会受到电磁干扰，延长了传感器的使用寿命，还提高了传感器的响应速度和测量精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于水银填充毛细玻璃管的振动传感器
本技术涉及光纤传感领域，尤其涉及一种基于水银填充毛细玻璃管的振动传感器。
技术介绍
振动传感器在工业测试，环境监控等方面有着广泛的应用。比较常见的是基于电学转化的振动传感器，这些传感器按照工作原理的不同，能分为电涡流式振动传感器、电感式振动传感器、电容式振动传感器、压电式振动传感器和电阻应变式振动传感器等。它们的原理基本上是将机械振动的参数转化成电参量的信号，所以这些器件大多包含了可变电容、可变电阻等电子元件，以此来实现信号的转变。由于电子元器件对于使用环境具有一定的要求，太高或者太低的温度环境会影响电阻器件正常工作，而酸性环境则会对电子器件造成一定的腐蚀破坏等，这都使得基于电学转换的振动传感器在很多特定的环境下不能正常工作。另外，电信号的转换，电信号的传输以及处理等过程，在实际应用时则可能会受到电磁干扰的影响，从而影响器件的使用。此外，电子器件易于老化，也影响了传感器的使用寿命。电学的振动传感器，在响应速度以及测量精度上也有待提高。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于水银填充毛细玻璃管的振动传感器，以解决现有技术中传感器无法在太高或太低的温度环境或酸性环境工作，容易受到电磁干扰易于老化的技术问题，还能提高传感器的响应速度和测量精度。为解决上述技术问题，本技术提供了技术方案：一种基于水银填充毛细玻璃管的振动传感器，包括毛细玻璃管，毛细玻璃管两端平整，其中部填充有一段水银，毛细玻璃管内部的水银与毛细玻璃管两端留出若干毫米的空隙；毛细玻璃管两端设置有输入光纤和输出光纤，振动传感器的输入端通过输入光纤与可调谐单波长激光器连接，输出端通过输出光纤与光子探测器连接。进一步地，输入光纤，输出光纤与毛细玻璃管外径相同，且光纤纤芯正对毛细玻璃管中心，三者通过对芯熔接的方式进行熔接。进一步地，输入光纤和输出光纤的外包层直径为125微米，纤芯直径为8微米。进一步地，毛细玻璃管的内径为75微米，外径为125微米，长度为10至50毫米。进一步地，毛细玻璃管的材料为石英。与现有技术相比，本技术的有益效果为：本技术通过选用填充有水银的毛细玻璃管，能在高温，低温与酸性环境下工作，也不会受到电磁干扰，延长了传感器的使用寿命，还提高了传感器的响应速度和测量精度。附图说明图1(a)为本技术实施例振动传感器横截面的结构示意图；图1(b)为本技术实施例振动传感器的结构示意图；图2为本技术实施例的测量结构示意图；图3为本技术实施例的反射信号波形图；图4为本技术实施例的测量结果点状图；图中，1-输入光纤，2-毛细玻璃管，3-水银，4-输出光纤。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。本技术提供了一种技术方案：如图1(a)和图1(b)所示，一种基于水银填充毛细玻璃管的振动传感器，包括毛细玻璃管2，毛细玻璃管2两端平整，其中部填充有一段水银3，毛细玻璃管2内部的水银3与毛细玻璃管2两端留出若干毫米的空隙；毛细玻璃管2两端设置有输入光纤1和输出光纤4，振动传感器的输入端通过输入光纤1与可调谐单波长激光器连接，输出端通过输出光纤4与光子探测器连接。进一步地，输入光纤1，输出光纤4与毛细玻璃管2外径相同，且光纤纤芯正对毛细玻璃管2中心，三者通过对芯熔接的方式进行熔接。进一步地，输入光纤1和输出光纤4的外包层直径为125微米，纤芯直径为8微米。进一步地，毛细玻璃管2的内径为75微米，外径为125微米，长度为10至50毫米。进一步地，毛细玻璃管2的材料为石英。传感器的制作过程为：一、选取一端毛细玻璃管2，使用刀片去除掉毛细玻璃管2的涂覆保护层，并用酒精擦拭光纤表面以除去涂覆层残留物。使用住友FC-6S光纤切割刀将毛细玻璃管2的一端切平整，然后在离该端面一段距离处切出另外一个平整的端面，具体的距离根据实际需要而定。二、将上述处理过的毛细玻璃管2一端浸没在水银3液体内部，通过毛细力作用，使得水银3填充到毛细玻璃管2的内部。填充之后，去除毛细玻璃管2两侧靠近端面附近的水银3液体。三、填充过水银3的毛细玻璃管2，采用优化的熔接放电参数，和普通单模光纤实现熔接。传感器在水位测量应用方式为：如图2所示，将器件一端的单模光纤通过光环形器分别接上可调激光光源和光子探测器，同时光子探测器连接电谱仪构成探测系统。将传感器件固定在被测点，当被测点处具有一定频率的振动时，毛细玻璃管2中的水银3会随着被测点的震动发生相应的微位移，其液面与熔点之间的距离也会发生变化。当以宽带光源输入时，在输出端获得的反射信号如图4所示，而当以单色光输入时，在输出端获得的反射光强则随着水银液面的浮动而起伏。因此，外界振动频率的变化会转化为输出端反射光强的变化频率，通过电谱仪进一步转化为电信号收集。通过读取电谱仪的电信号，可以获得被测区域的振动信息，如图3所示。尽管已经示出和描述了本技术的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本技术的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本技术的范围由所附权利要求及其等同物限定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于水银填充毛细玻璃管的振动传感器，其特征在于，包括毛细玻璃管，毛细玻璃管两端平整，其中部填充有一段水银，毛细玻璃管内部的水银与毛细玻璃管两端留出若干毫米的空隙；毛细玻璃管两端设置有输入光纤和输出光纤，振动传感器的输入端通过输入光纤与可调谐单波长激光器连接，输出端通过输出光纤与光子探测器连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于水银填充毛细玻璃管的振动传感器，其特征在于，包括毛细玻璃管，毛细玻璃管两端平整，其中部填充有一段水银，毛细玻璃管内部的水银与毛细玻璃管两端留出若干毫米的空隙；毛细玻璃管两端设置有输入光纤和输出光纤，振动传感器的输入端通过输入光纤与可调谐单波长激光器连接，输出端通过输出光纤与光子探测器连接。


2.根据权利要求1所述的基于水银填充毛细玻璃管的振动传感器，其特征在于，输入光纤，输出光纤与毛细玻璃管外径相同，且光纤纤芯正对毛细玻璃管中心，三...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘墨曦，刘书辉，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42