一种基于多芯光纤的多维振动传感器及振动检测方法技术

本申请提供了一种基于多芯光纤的多维振动传感器及振动检测方法，该多维振动传感器包括：光源模块、振动多芯光纤、扇出模块、振动信号检测模块。光源模块的一端，与振动多芯光纤的轴向一端相对间隔设置，以便将光源模块的光信号，传输至振动多芯光纤的各纤芯。其中，振动多芯光纤的轴向一端能够在多维振动传感器振动时产生多维位移。振动多芯光纤的轴向另一端，连接扇出模块的一端，以分别输出振动多芯光纤的各纤芯接收的光信号。扇出模块的另一端，连接振动信号检测模块的一端，以便通过振动信号检测模块，输出各纤芯的光信号的光强度。通过上述传感器，对多维的复杂振动进行精准、高灵敏度且实时地振动检测。高灵敏度且实时地振动检测。高灵敏度且实时地振动检测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多芯光纤的多维振动传感器及振动检测方法


[0001]本申请涉及传感器
，尤其涉及一种基于多芯光纤的多维振动传感器及振动检测方法。

技术介绍

[0002]大型建筑物的结构健康状况、机器的运行状态、自然灾害预警以及远程医疗保健等，可以依靠振动检测实现监测预警的目的。目前，通常使用压电加速度计进行振动检测，但此类传感器需要电气隔离，并且为了实现高灵敏度检测，此类传感器需要厘米级的大压电尺寸，这使得传感器的空间分辨率非常低。
[0003]近几年，光纤传感器因其固有的非导电性、抗电磁干扰性和高灵敏度等特点而受到广泛关注。另外，光纤传感器还具有体积小、重量轻、成本低以及便于远程监控等优点。
[0004]按照光受被测对象的调制形式，光纤传感器可分为相位调制型和强度调制型。相位调制型传感器基于各种各样的相位干涉仪完成振动检测，这类传感器具有较高的灵敏度和精度，但容易受到温度和其他低频环镜噪声的影响。强度调制型传感器，利用振动信号调制透射或反射光的耦合效率，从而实现振动测量。
[0005]上述几种类型的传感器，主要集中在一维的振动数据的处理，在实际振动检测场景下，广泛存在多维(方向)的复杂振动数据，依靠上述单独的传感器难以实现精准、高灵敏度且实时地振动检测。
[0006]基于此，一种能够对多维振动进行精准、高灵敏度且实时地检测的多维振动传感装置，成为振动检测的迫切需要。

技术实现思路

[0007]为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种基于多芯光纤的多维振动传感器及振动检测方法，用于对多维的复杂振动进行精准、高灵敏度且实时地振动检测。
[0008]一方面，本申请实施例提供了一种基于多芯光纤的多维振动传感器，该多维振动传感器包括：光源模块、振动多芯光纤、扇出模块、振动信号检测模块。
[0009]光源模块的一端，与振动多芯光纤的轴向一端相对间隔设置，以便将光源模块的光信号，传输至振动多芯光纤的各纤芯。其中，振动多芯光纤的轴向一端能够在多维振动传感器振动时产生多维位移。振动多芯光纤的轴向另一端，连接扇出模块的一端，以分别输出振动多芯光纤的各纤芯接收的光信号。扇出模块的另一端，连接振动信号检测模块的一端，以便通过振动信号检测模块，输出各纤芯的光信号的光强度。
[0010]在本申请的一种实现方式中，光源模块包括：激光光源单元、第一单模光纤。激光光源单元的一端连接第一单模光纤的轴向一端。第一单模光纤的轴向另一端作为光源模块的一端。
[0011]在本申请的一种实现方式中，扇出模块包括：与振动多芯光纤连接的多芯光纤、多个输出端口。多芯光纤连接振动多芯光纤的轴向另一端，以接收光信号，并使各输出端口分
别输出光信号至振动信号检测模块。
[0012]在本申请的一种实现方式中，振动信号检测模块包括：多个第二单模光纤、多个光电探测器及多个示波器。各第二单模光纤的一端，作为振动信号检测模块的一端。各第二单模光纤的另一端，分别连接各光电探测器的一端。其中，第二单模光纤与光电探测器一一对应。各光电探测器的另一端，分别连接各示波器的输入端，光电探测器与示波器对应。
[0013]在本申请的一种实现方式中，多个输出端口的数量，与振动多芯光纤的纤芯的数量相同。
[0014]在本申请的一种实现方式中，多个第二单模光纤、多个光电探测器及多个示波器的数量，分别与振动多芯光纤的纤芯的数量相同。
[0015]在本申请的一种实现方式中，振动多芯光纤的各纤芯与第一单模光纤的芯径相同。
[0016]在本申请的一种实现方式中，振动多芯光纤为弱耦合光纤。
[0017]在本申请的一种实现方式中，振动多芯光纤的各纤芯之间的间距小于各纤芯的芯径。
[0018]另一方面，本申请实施例还提供了一种基于多芯光纤的多维振动传感器的振动检测方法，该方法包括：
[0019]振动多芯光纤接收静止或振动状态下，光源模块发出的光信号。振动多芯光纤，通过相应的各纤芯，将光信号发送至扇出模块。扇出模块根据获取光信号的相应光纤，分别输出光信号至振动信号检测模块，以通过振动信号检测模块，输出各纤芯的光信号的光强度。
[0020]本申请通过上述的多维振动传感器，能够在振动或静止的情况下，通过振动多芯光纤接收光源模块发出的光信号，并将不同纤芯得到的光信号，通过扇出模块传输至振动信号检测模块。振动多芯光纤的各纤芯接收到不同光信号，并进行分别传输，以使振动信号检测模块接收到不同的光强度，从而通过光强度的检测实现振动检测传感的目的。此外，本申请提供的多维振动传感器及相应的振动检测方法，不易受到温度及其他低频环境噪声的影响，可以实现对多维(三维)振动进行精准、高灵敏度且实时地检测。
附图说明
[0021]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0022]图1为本申请实施例中一种基于多芯光纤的多维振动传感器的一种结构示意图；
[0023]图2为本申请实施例中一种基于多芯光纤的多维振动传感器的光源模块的结构示意图；
[0024]图3为本申请实施例中一种基于多芯光纤的多维振动传感器的振动多芯光纤的剖面示意图；
[0025]图4为本申请实施例中一种基于多芯光纤的多维振动传感器的另一种结构示意图；
[0026]图5为本申请实施例中一种基于多芯光纤的多维振动传感器的振动检测方法的流程示意图。
具体实施方式
[0027]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
[0028]本申请实施例提供了一种基于多芯光纤的多维振动传感器及振动检测方法，用来对多维的复杂振动进行精准、高灵敏度且实时地振动检测。
[0029]以下结合附图，详细说明本申请的各个实施例。
[0030]本申请实施例提供了一种基于多芯光纤的多维振动传感器，如图1所示，该一种基于多芯光纤的多维振动传感器100至少包括：光源模块110、振动多芯光纤120、扇出模块130、振动信号检测模块140。
[0031]其中，光源模块110的一端，与振动多芯光纤120的轴向一端相对间隔设置，以便将光源模块110的光信号，传输至振动多芯光纤120的各纤芯。其中，振动多芯光纤120的轴向一端能够在多维振动传感器100振动时产生多维位移。振动多芯光纤120的轴向另一端，连接扇出模块130的一端，以分别输出振动多芯光纤120的各纤芯接收的光信号。扇出模块130的另一端，连接振动信号检测模块140的一端，以便通过振动信号检测模块140，输出各纤芯的光信号的光强度。
[0032]在本申请的一些实施例中，如图2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多芯光纤的多维振动传感器，其特征在于，所述多维振动传感器包括：光源模块、振动多芯光纤、扇出模块、振动信号检测模块；所述光源模块的一端，与所述振动多芯光纤的轴向一端相对间隔设置，以便将所述光源模块的光信号，传输至所述振动多芯光纤的各纤芯；其中，所述振动多芯光纤的轴向一端能够在所述多维振动传感器振动时产生多维位移；所述振动多芯光纤的轴向另一端，连接所述扇出模块的一端，以分别输出所述振动多芯光纤的各纤芯接收的所述光信号；所述扇出模块的另一端，连接所述振动信号检测模块的一端，以便通过所述振动信号检测模块，输出所述各纤芯的所述光信号的光强度。2.根据权利要求1所述的基于多芯光纤的多维振动传感器，其特征在于，所述光源模块包括：激光光源单元、第一单模光纤；所述激光光源单元的一端连接所述第一单模光纤的轴向一端；所述第一单模光纤的轴向另一端作为所述光源模块的一端。3.根据权利要求1所述的基于多芯光纤的多维振动传感器，其特征在于，所述扇出模块包括：与所述振动多芯光纤连接的多芯光纤、多个输出端口；所述多芯光纤连接所述振动多芯光纤的轴向另一端，以接收所述光信号，并使各所述输出端口分别输出所述光信号至所述振动信号检测模块。4.根据权利要求1所述的基于多芯光纤的多维振动传感器，其特征在于，所述振动信号检测模块包括：多个第二单模光纤、多个光电探测器及多个示波器；各所述第二单模光纤的一端，作为所述振动信号检测模...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明红，杨凡，张丽强，姚一村，
申请(专利权)人：聊城大学，
类型：发明
国别省市：