一种三轴光纤盘式加速度传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种三轴光纤盘式加速度传感器，涉及光纤传感器领域，包括外壳、支撑筒、三组振动感应单元和测量光纤，所述外壳为两端封闭的圆筒形结构，在外壳的内腔置入支撑筒；支撑筒为两端敞口的圆筒形结构，支撑筒的一端固定在外壳一侧的内壁上；三组振动感应单元依次固定在支撑筒的内壁上；三组振动感应单元所在的平面两两之间相互垂直，分别用于感应空间中水平、垂直和竖直三个方向上的振动激励加速度。本实用新型专利技术的有益效果为：具有复数个振动感应单元，能够检测不同方向的振动；传感器内部封闭，可以在液体和气体环境中使用，应用场所范围广。用场所范围广。用场所范围广。

【技术实现步骤摘要】
一种三轴光纤盘式加速度传感器


[0001]本技术涉及光纤传感器的领域，具体涉及一种三轴光纤盘式加速度传感器。

技术介绍

[0002]振动是导致机器故障、自然灾害、肌肉骨骼疾病的重要原因之一，通常被认为是一种消极的现象。因此，现代各行业对振动检测有着较多的需求，如桥梁振动检测，地震检测，机器异常振动检测，海底振动检测等。
[0003]众多振动检测设备中，加速度传感器是最常用的。光纤传感器作为重点国防技术，光纤加速度传感器与常规加速度传感器相比无电源驱动，安全可靠，能适用于易燃、易爆、高压电场等危险场所，并且光纤加速度传感器在灵敏度、动态范围上也有一定优势。
[0004]现有技术中，悬臂梁光纤光栅加速度计的提出，提高了测试的灵敏度，但是悬臂梁式的加速度计仅能感应单向振动，无法准确检测不平行于加速度计检测方向的振动。而且自然产生的振动方向通常是多变的，无法保持平行于单向加速度传感器，负面影响了加速度传感器的准确性和应用场合。因此，多维加速度传感器的设计对于振动检测至关重要。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种三轴光纤盘式加速度传感器，以改善光纤加速度传感器多维振动检测问题。
[0006]本技术的目的是通过如下技术方案来完成的：这种三轴光纤盘式加速度传感器，包括外壳、支撑筒、三组振动感应单元和测量光纤，所述外壳为两端封闭的圆筒形结构，在外壳的内腔置入支撑筒；支撑筒为两端敞口的圆筒形结构，支撑筒的一端固定在外壳一侧的内壁上；三组振动感应单元分别为由盘式膜片A、光纤卷盘A和质量块A组成的第一振动感应单元、由盘式膜片B、光纤卷盘B和质量块B组成的第二振动感应单元和由质量块C、盘式膜片C和光纤卷盘C组成的第三振动感应单元；每组振动感应单元的结构相同且均由盘式膜片、光纤卷盘和质量块组成，其中，盘式膜片和光纤卷盘为中心开孔的圆柱形结构，光纤卷盘置于盘式膜片的上表面，质量块固定于盘式膜片和光纤卷盘的几何中心，盘式膜片与支撑筒的内壁过盈配合，使三组振动感应单元依次固定在支撑筒的内壁上；三组振动感应单元所在的平面两两之间相互垂直，分别用于感应空间中水平、垂直和竖直三个方向上的振动激励加速度；测量光纤从外壳的一端穿入外壳内腔，依次缠绕在光纤卷盘A、光纤卷盘B和光纤卷盘C上，并从外壳的另一端穿出；测量光纤的两端分别外接测量设备。
[0007]作为优选的技术方案，所述外壳的两端设有第一出纤密封保护部和第二出纤密封保护部用于密封、保护测量光纤。
[0008]作为优选的技术方案，通过调节质量块A、质量块B、质量块C的质量或改变盘式膜片A、盘式膜片B、盘式膜片C的材料，实现对三组振动感应单元的灵敏度和自振频率的调整。
[0009]作为优选的技术方案，所述盘式膜片的中心孔为圆形、方形、三角形中的一种，质量块的形状为圆形、方形、三角形中的一种；质量块与盘式膜片的中心孔固定。
[0010]本技术的有益效果为：
[0011]1、具有复数个振动感应单元，能够检测不同方向的振动；
[0012]2、内部封闭，可以在液体和气体环境中使用，应用场所范围广；
[0013]3、通过改变质量块和盘式膜片的材料和结构参数，调节灵敏度和自振频率，满足不同检测需求；
[0014]4、设计时可以交换所述第一振动感应单元、第二振动感应单元、第三振动感应单元的位置或减少所述第一振动感应单元、第二振动感应单元、第三振动感应单元中的一个或两个振动感应单元达到不同检测需求，设计灵活，适用范围广。
附图说明
[0015]图1为本技术的结构主视图。
[0016]图2为本技术的结构俯视图。
[0017]图3为盘式膜片A的结构示意图。
[0018]图4为光纤卷盘A的结构示意图。
[0019]图5为第一振动感应单元的结构示意图。
[0020]附图标记说明：外壳1、支撑柱2、盘式膜片A3、光纤卷盘A4、质量块A5、盘式膜片B6、光纤卷盘B7、质量块B8、质量块C9、盘式膜片C10、光纤卷盘C11、第一出纤密封保护部12、第二出纤密封保护部13、测量光纤14。
具体实施方式
[0021]下面将结合附图对本技术做详细的介绍：
[0022]实施例：如附图1～5所示，这种三轴光纤盘式加速度传感器，包括外壳1、支撑筒2、三组振动感应单元和测量光纤14，所述外壳1为两端封闭的圆筒形结构，在外壳1的内腔置入支撑筒2；支撑筒2为两端敞口的圆筒形结构，支撑筒2的一端固定在外壳1一侧的内壁上；三组振动感应单元分别为由盘式膜片A3、光纤卷盘A4和质量块A5组成的第一振动感应单元、由盘式膜片B6、光纤卷盘B7和质量块B8组成的第二振动感应单元和由质量块C9、盘式膜片C10和光纤卷盘C11组成的第三振动感应单元。每组振动感应单元的结构相同且均由盘式膜片、光纤卷盘和质量块组成，参考附图3、4、5，以第一振动感应单元为例，盘式膜片A3和光纤卷盘A4为中心开孔的圆柱形结构，光纤卷盘A4置于盘式膜片A3的上表面，质量块A5固定于盘式膜片A3和光纤卷盘A4的几何中心，盘式膜片A3与支撑筒2的内壁过盈配合；三组振动感应单元依次固定在支撑筒2的内壁上，三组振动感应单元所在的平面两两之间相互垂直，分别用于感应空间中水平、垂直和竖直三个方向上的振动激励加速度；测量光纤14从外壳1的一端穿入外壳1内腔，依次缠绕在光纤卷盘A4、光纤卷盘B7和光纤卷盘C11上，并从外壳1的另一端穿出；测量光纤14的两端分别外接测量设备。
[0023]优选地，外壳1的两端设有第一出纤密封保护部12和第二出纤密封保护部13用于密封、保护测量光纤14。盘式膜片的中心孔为圆形、方形、三角形中的一种，质量块的形状为圆形、方形、三角形中的一种；质量块与盘式膜片的中心孔固定。
[0024]实际测量时，通过调节质量块A5、质量块B8、质量块C9的质量或改变盘式膜片A3、盘式膜片B6、盘式膜片C10的材料，实现对三组振动感应单元的灵敏度和自振频率的调整。
还可通过交换所述第一振动感应单元、第二振动感应单元、第三振动感应单元的位置或减少所述第一振动感应单元、第二振动感应单元、第三振动感应单元中的一个或两个单元达到不同检测需求。
[0025]本技术的工作过程：当该三轴光纤盘式加速度传感器受到振动激励时，所述第一振动感应单元构成弹簧
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质量系统，质量块A5沿盘式膜片A3垂线方向振动，带动盘式膜片A3产生一定形变，由于光纤卷盘A4与盘式膜片A3连接，产生相同形变，形成与盘式膜片A3频率和幅值相同的周期性应力，通过解调光纤卷盘A4波长变化量即可计算振动激励在盘式膜片A3垂线方向的加速度大小。同理，所述第二振动感应单元、第三振动感应单元分别感应振动激励在盘式膜片B6，盘式膜片C10垂线方向的加速度大小。将所述第一振动感应单元、第二振动感应单元、第三振动感应单元所检测的加速度矢量合成，可以得到振动激励的加速度。盘式膜片A3、盘式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三轴光纤盘式加速度传感器，其特征在于：包括外壳(1)、支撑筒(2)、三组振动感应单元和测量光纤(14)，所述外壳(1)为两端封闭的圆筒形结构，在外壳(1)的内腔置入支撑筒(2)；支撑筒(2)为两端敞口的圆筒形结构，支撑筒(2)的一端固定在外壳(1)一侧的内壁上；三组振动感应单元分别为由盘式膜片A(3)、光纤卷盘A(4)和质量块A(5)组成的第一振动感应单元、由盘式膜片B(6)、光纤卷盘B(7)和质量块B(8)组成的第二振动感应单元和由质量块C(9)、盘式膜片C(10)和光纤卷盘C(11)组成的第三振动感应单元；每组振动感应单元的结构相同且均由盘式膜片、光纤卷盘和质量块组成，其中，盘式膜片和光纤卷盘为中心开孔的圆柱形结构，光纤卷盘置于盘式膜片的上表面，质量块固定于盘式膜片和光纤卷盘的几何中心，盘式膜片与支撑筒(2)的内壁过盈配合，使三组振动感应单元依次固定在支撑筒(2)的内壁上；三组振动感应单元所在的平面两两之间相互垂直，分别用于感...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴小笛，吴国军，吴梦实，桑卫兵，陆灿幸，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一五研究所，
类型：新型
国别省市：