一种基于光纤的微弱振动高灵敏探测装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及振动探测领域，具体提供了一种基于光纤的微弱振动高灵敏探测装置。本发明专利技术提供了一种基于光纤的微弱振动高灵敏探测装置，包括第一连接部、第一光纤、透明弹性材料部、空腔、第二连接部、第二光纤。透明弹性材料部内有空腔，空腔存在轴线，沿轴线垂直方向上空腔的截面之间相互平行，且邻近截面的面积不同。透明弹性材料部沿轴线方向的两侧设有第一光纤和第二光纤。第一光纤和第二光纤端部嵌入透明弹性材料部内。第一连接部和第二连接部均与透明弹性材料部之间固定连接，第一连接部固定在第一光纤所在端，第二连接部固定在第二光纤所在端，第一连接部和第一光纤，第二连接部与第二光纤之间均固定连接。二光纤之间均固定连接。二光纤之间均固定连接。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光纤的微弱振动高灵敏探测装置


[0001]本专利技术涉及振动探测领域，具体涉及一种基于光纤的微弱振动高灵敏探测装置。

技术介绍

[0002]常见的振动传感器有机械式、电学式、光学式三种。机械式由于灵敏度较低、寿命短、体积大已经逐渐被市场淘汰。电学式振动传感器是目前市场占有率较高的一类振动传感器，主要包括电容式（CN 112033526 A）和压电式（CN 103080707 A）的振动传感器。电学式振动传感器的准确度、灵敏度、抗电磁干扰的能力已经不能满足生产力发展的需要，光学式振动传感器具有抗电磁感能力强，适合在特殊场合工作的特点，且灵敏度和精确度较电学式振动传感器高。光学式振动传感器分为基于光纤的和不基于光纤的，由于方便在不同场合使用，基于光纤的振动传感器更具有使用价值。专利“麦克风振膜振幅测量方法及其装置”（CN 111289085 B）利用FP腔腔长的改变，改变其干涉光谱，通过分析干涉光谱测到振源的振动情况。这种系统不方便移动且不能满足极微弱振动的高灵敏探测。

技术实现思路

[0003]为解决以上问题，本专利技术提供了一种基于光纤的微弱振动高灵敏探测装置，包括第一连接部、第一光纤、透明弹性材料部、空腔、第二连接部、第二光纤。透明弹性材料部内有空腔，空腔存在轴线，沿轴线垂直方向上空腔的截面之间相互平行，且邻近截面的面积不同。透明弹性材料部沿轴线方向的两侧设有第一光纤和第二光纤，第一光纤为入射光纤或接收透射光的光纤，第二光纤为接收透射光的光纤或入射光纤。第一光纤和第二光纤端部嵌入透明弹性材料部内，第一光纤和第二光纤与透明弹性材料部之间粘合连接。第一连接部和第二连接部均与透明弹性材料部之间固定连接，第一连接部固定在第一光纤所在端，第二连接部固定在第二光纤所在端，第一连接部和第一光纤，第二连接部与第二光纤之间均固定连接。
[0004]更进一步地，空腔靠近第一光纤一端的内径大于空腔靠近第二光纤一端的内径。
[0005]更进一步地，空腔的内壁上设有贵金属颗粒。
[0006]更进一步地，贵金属颗粒的材料为金或银。
[0007]更进一步地，贵金属颗粒的粒径小于150nm。
[0008]更进一步地，空腔中部内径最小。
[0009]更进一步地，第一光纤为入射光纤，第二光纤为接收光纤，第一光纤和第二光纤为单模石英光纤、多模石英光纤、塑料光纤中的一种。
[0010]更进一步地，空腔沿轴线垂直方向上截面的形状为圆形或椭圆形或矩形。
[0011]更进一步地，透明弹性材料部的材料为聚甲基丙烯酸甲酯或透明橡胶。
[0012]更进一步地，第一连接部和第二连接部的材料为硅、氮化硅、钢材、硬质木材中的一种。
[0013]本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种基于光纤的微弱振动高灵敏探测装置。振
动时，第一连接部和第二连接部之间有相对运动，使得透明弹性材料部发生形变。一方面，形变使得透明弹性材料部的局部密度改变，进而局部折射率发生变化，在透明弹性材料中传输的激光强度发生改变，从而透射光谱上谱线的强度发生变化。另一方面，形变使得透明弹性材料部内的空腔随之形变，由于第一连接部和第二连接部设置在空腔沿轴线的两侧，空腔的形变表现在内径、形状、弯曲曲率的变化，这会导致激光传播路径或/和传播形式的改变，从而透射光的强度发生变化，透射光谱上对应谱线的高度发生变化。激光的传播路径和传播形式严格依赖于空腔内径、形状、弯曲曲率的改变，故本专利技术装置的灵敏度较高。本专利技术体积较小，方便移动，适用性较强。
[0014]以下将结合附图对本专利技术做进一步详细说明。
附图说明
[0015]图1是一种基于光纤的微弱振动高灵敏探测装置的示意图。
[0016]图2是又一种基于光纤的微弱振动高灵敏探测装置的示意图。
[0017]图3是再一种基于光纤的微弱振动高灵敏探测装置的示意图。
[0018]图4是再一种基于光纤的微弱振动高灵敏探测装置的示意图。
[0019]图中：1、第一连接部；2、第一光纤；3、透明弹性材料部；4、空腔；5、第二连接部；6、第二光纤；7、贵金属颗粒。
具体实施方式
[0020]为使本专利技术的目的、原理、技术方案和优点更加清晰明白，以下将结合具体实施例，并参照附图对本专利技术做详细的说明。
[0021]实施例1本专利技术提供了一种基于光纤的微弱振动高灵敏探测装置，包括第一连接部1、第一光纤2、透明弹性材料部3、空腔4、第二连接部5、第二光纤6。透明弹性材料部3的材料为透明弹性材料，具体地，透明弹性材料部3的材料为聚甲基丙烯酸甲酯或透明橡胶。透明弹性材料部3的内部有空腔4，空腔4存在一条轴线，沿该轴线垂直方向上空腔4的截面之间相互平行，且邻近截面的面积不同。这样空腔4在轴线上不同位置的内径不同，在光学领域，激光传播的形式与尺寸密切相关。透明弹性材料部3沿轴线方向的两侧分别设有第一光纤2和第二光纤6，第一光纤2为入射光纤或接收透射光的光纤，第二光纤6为接收透射光的光纤或入射光纤，第一光纤2和第二光纤6的端部嵌入透明弹性材料部3内，且第一光纤2和第二光纤6与透明弹性材料部3之间粘合连接；这样能够有效减少激光在光纤和透明弹性材料部3之间传输时的损耗。第一连接部1和第二连接部5的材料为硅、氮化硅、钢材、硬质木材中的一种，第一连接部1和第二连接部5的材料可以相同也可以不同。第一连接部1和第二连接部5均与透明弹性材料部3之间固定连接，第一连接部1固定在第一光纤2所在端，第二连接部5固定在第二光纤6所在端，第一连接部1和第一光纤2，第二连接部5与第二光纤6之间均固定连接。
[0022]应用时，根据待测环境，将第一连接部1固定在待测振源表面或固定物上，将第二连接部5固定在固定物或待测振源表面，第一光纤2连接激光器或光探测器，第二光纤6连接光探测器或激光器。振动时，第一连接部1和第二连接部5之间有相对运动，使得透明弹性材料部3发生形变。一方面，形变使得透明弹性材料部3的局部密度改变，进而局部折射率发生
变化，在透明弹性材料中传输的激光强度发生改变，从而透射光谱上谱线的强度发生变化。另一方面，形变使得透明弹性材料部3内的空腔4随之形变，由于第一连接部1和第二连接部5设置在空腔4沿轴线的两侧，空腔4的形变表现在内径、形状、弯曲曲率的变化，这会导致激光传播路径或/和传播形式的改变，从而透射光的强度发生变化，透射光谱上对应谱线的高度发生变化。激光的传播路径和传播形式严格依赖于空腔4内径、形状、弯曲曲率的变化，故本专利技术装置的灵敏度较高。
[0023]实施例2在实施例1的基础上，第一光纤2和第二光纤6为单模石英光纤、多模石英光纤、塑料光纤中的一种，其中单模石英光纤和多模石英光纤传输距离较长，适合待测环境与信号收集端相距较远的场合；塑料光纤的直径是石英光纤的8
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20倍，其数值孔径大，与激光的耦合效率较高,进入光纤能量较多，提高振动探测的量程。依据需求选择光纤的种类，提高本专利技术的适用性。第一光纤2和第二光纤6的种类可以相同也可以不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光纤的微弱振动高灵敏探测装置，其特征在于，包括第一连接部、第一光纤、透明弹性材料部、空腔、第二连接部、第二光纤，所述透明弹性材料部内有所述空腔，所述空腔存在轴线，沿所述轴线垂直方向上所述空腔的截面之间相互平行，且邻近截面的面积不同，所述透明弹性材料部沿所述轴线方向的两侧设有所述第一光纤和所述第二光纤，所述第一光纤和所述第二光纤与所述透明弹性材料部之间粘合连接，所述第一连接部和所述第二连接部均与所述透明弹性材料部之间固定连接，所述第一连接部固定在所述第一光纤所在端，所述第二连接部固定在所述第二光纤所在端，所述第一连接部和所述第一光纤，所述第二连接部与所述第二光纤之间均固定连接。2.如权利要求1所述的基于光纤的微弱振动高灵敏探测装置，其特征在于：所述空腔靠近所述第一光纤一端的内径大于所述空腔靠近所述第二光纤一端的内径。3.如权利要求2所述的基于光纤的微弱振动高灵敏探测装置，其特征在于：所述空腔的内壁上设有贵金属颗粒。4.如权利要求3所述的基...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨丹，武贵敏，
申请(专利权)人：陕西帆瑞威光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：