本发明专利技术公开了一种基于弹性形变的光纤加速度传感器，涉及加速度传感器领域。所述加速度传感器包括：主体、弹性件、固有质量块和形变感应光路；弹性件的下部与主体固定连接，上部与固有质量块固定连接；形变感应光路包括：沿纵向缠绕在主体、弹性件和固有质量块外侧的传感光纤，以及沿横向缠绕在主体外侧的参考光纤；形变感应光路，用于感应由所述弹性件的形变引起的光经过传感光纤和参考光纤后的相位差。所述基于弹性形变的光纤加速度传感器具有以下优势：采用簧片的弹性形变原理感应加速度冲击信号，提高了光纤加速度传感器的灵敏度；并且，通过采用簧片、固有质量块和附加质量块相结合的设计方式，可以方便地调节传感器的加速度灵敏度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及加速度传感器
，特别涉及一种基于弹性形变的光纤加速度传感器。
技术介绍
加速度传感器是一种基于惯性效应而感应加速度信号的传感器，主要用于测量振动和冲击。现代军用、民用的加速度传感器通常为光纤加速度传感器和压电加速度传感器， 主要应用于地震监测、油田监测、建筑健康情况监测、空间落物定位、弹药冲击测试等。传统的压电加速度传感器具有体积小、重量轻、频带宽、量程大等特点，但是由于灵敏度不高、有源器件不易复用等缺点限制了其使用范围，而光纤加速度传感器的出现恰好弥补了这一缺陷，光纤加速度传感器具有灵敏度高、动态范围大、抗电磁干扰、无源器件易复用、噪声小、 信号传输可靠等优点，可实现远距离、大规模传感器阵列。光纤加速度传感器是80年代初新发展起来的一种新型加速度传感器，随着光纤传感技术研究的不断深化，光纤加速度传感器也得到了巨大的发展。常见的光纤加速度传感器有顺变柱体式加速度传感器、膜片式加速度传感器、光纤光栅式加速度传感器。顺变柱体式加速度传感器能够实现很高的灵敏度，但是由于顺变柱体本身采用的是橡胶材料，易老化变形、不耐高温且体积和质量较大。膜片式加速度传感器体积小，但灵敏度不高，仅适用于灵敏度较低的场合。光纤光栅加速度传感器是近年来快速发展的一种加速度传感器， 它具有体积小、灵敏度高等特点，但是由于技术发展尚不成熟，传感器的稳定性、一致性、交叉串扰等方面还需加强。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是如何提供一种基于弹性形变的光纤加速度传感器， 以提高现有光纤加速度传感器的灵敏度。( 二 )技术方案为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于弹性形变的光纤加速度传感器，包括 主体、弹性件、固有质量块和形变感应光路；所述弹性件的下部与所述主体固定连接，上部与所述固有质量块固定连接；所述形变感应光路包括沿纵向缠绕在所述主体、所述弹性件和所述固有质量块外侧的传感光纤，以及沿横向缠绕在所述主体外侧的参考光纤；所述形变感应光路，用于感应由所述弹性件的形变引起的光经过所述传感光纤和所述参考光纤后的相位差的变化。优选地，所述形变感应光路还包括输入光纤、输出光纤、光耦合器和两个法拉第悬镜；所述输入光纤和所述输出光纤均与所述光稱合器的第一端稱合；所述光耦合器与所述主体相连接；所述传感光纤的第一端与所述光耦合器的第二端耦合，中间部分缠绕在所述主体、所述弹性件和所述固有质量块外侧，第二端与其中一个所述法拉第悬镜耦合；所述参考光纤的第一端与所述光耦合器的第二端耦合，中间部分缠绕在所述主体外侧，第二端与另一个所述法拉第悬镜耦合；所述两个法拉第悬镜均与所述主体相连接。优选地，所述主体的中部设置有载镜凹槽，所述两个法拉第悬镜均设置在所述载镜凹槽内。优选地，所述加速度传感器上设置有从上至下贯穿所述主体、所述弹性件和所述固有质量块的通孔，所述光耦合器设置在所述通孔内部。优选地，所述主体的底面的中部设置有供所述感应光纤缠绕的底槽；所述固有质量块的顶面的中部上设置有供所述感应光纤缠绕的顶槽。优选地，所述主体的底面的侧部设置有供所述感应光纤和所述参考光纤穿过的走线槽；所述走线槽连通所述通孔的下端和所述底槽。优选地，所述弹性件采用簧片；所述簧片包括与所述固定质量块相连接的上支撑板、与所述主体相连接的下支撑板，以及连接所述上支撑板和所述下支撑板的侧板；所述上支撑板与所述下支撑板平行；所述侧板的截面呈弧形。优选地，所述加速度传感器还包括附加质量块；所述附加质量块与所述固定质量块的上部可拆卸式连接。优选地，所述附加质量块的上部呈圆形，在所述圆形的边缘向下设置有凸起。优选地，所述加速度传感器还包括底座；所述底座与所述主体的下部固定连接。(三)有益效果本专利技术的基于弹性形变的光纤加速度传感器具有以下优势采用簧片的弹性形变原理感应加速度冲击信号，提高了光纤加速度传感器的灵敏度；并且，通过采用簧片、固有质量块和附加质量块相结合的设计方式，可以方便地调节传感器的加速度灵敏度。同时，所述加速度传感器采用了迈克尔逊干涉仪结构，光路简单易实现，相对于其它干涉方法，仅采用一个耦合器，减小了信号的损耗；以所述簧片作为弹性原件，简单易加工；所述加速度传感器除光纤外采用全金属结构，有效地避免了因为换能元件老化带来的加速度传感器性能下降的问题。附图说明图I是本专利技术实施例所述基于弹性形变的光纤加速度传感器的正视图；图2是本专利技术实施例所述基于弹性形变的光纤加速度传感器的正向剖视图；图3是本专利技术实施例所述基于弹性形变的光纤加速度传感器的侧视图；图4是本专利技术实施例所述主体的仰视图；图5是本专利技术实施例所述固定质量块的俯视图。具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。图I是本专利技术实施例所述基于弹性形变的光纤加速度传感器的正视图；图2是本专利技术实施例所述基于弹性形变的光纤加速度传感器的正向剖视图；图3是本专利技术实施例所述基于弹性形变的光纤加速度传感器的侧视图。参见图I、图2和图3，所述加速度传感器主要包括底座100、主体200、弹性件300、固定质量块400、附加质量块500和形变感应光路。所述形变感应光路包括光稱合器700、第一法拉第悬镜801、第二法拉第悬镜802、输入光纤901、输出光纤902、感应光纤903和参考光纤904。所述底座100位于所述加速度传感器的底部，用于支撑所述加速度传感器。所述主体200的下端与所述底座100固定连接，上端与所述弹性件300的下端固定连接。所述弹性件300的上端与所述固定质量块400的下端固定连接。所述固定质量块400的上端与所述附加质量块500可拆卸式连接。在所述主体200、弹性件300、固定质量块400和附加质量块500的内部的一侧设置有上下贯穿的通孔600。所述光耦合器700在所述主体200内部，并且设置在所述通孔 600中，所述光耦合器700采用3dB耦合器。在所述主体200的外壁的中部设置有载镜凹槽201，所述第一法拉第悬镜801和所述第二法拉第悬镜802均设置在所述载镜凹槽201内部。图4是本专利技术实施例所述主体200的仰视图，如同4所示，所述主体200的底面上设置有贯穿前后的底槽202，在所述底槽202的一侧设置有连通所述底槽202和所述通孔 600的走线槽203。图5是本专利技术实施例所述固定质量块400的俯视图，如同5所示，所述固定质量块 400的顶面上设置有贯穿前后的顶槽401。参见图2,所述输入光纤901和所述输出光纤902均从上部进入所述通孔600后与所述光耦合器700的第一端耦合。所述传感光纤903的第一端与所述光耦合器700的第二端耦合，中间部分沿纵向缠绕在所述主体200、所述弹性件300和所述固定质量块400的外侧，第二端经所述走线槽203到达所述载镜凹槽201与所述第一法拉第悬镜801耦合。 其中，所述传感光纤903的中间部分，在缠绕经过所述主体200的底面时位于所述底槽202 中，在缠绕经过所述固定质量块400的顶面时位于所述固定质量块400的顶槽中。所述参考光纤904的第一端与所述光耦合器700的第二端耦合，中间部分经所述走线槽203到达所述主体200的下部后沿横向缠绕在所述主体200的外侧，第二端与本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张敏，杨昌，周宏朴，廖延彪，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
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